Question

由于溫室效應(yīng)和資源短缺等問題，如何降低大氣中的CO₂含量并加以開發(fā)利用，引起了各國的普遍重視．目前工業(yè)上有一種方法是用CO₂生產(chǎn)燃料甲醇．一定條件下發(fā)生反應(yīng)：CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃OH（g）+H₂O（g），該反應(yīng)的能量變化如圖所示：
（1）上述反應(yīng)平衡常數(shù)K的表達(dá)式為

 

，溫度降低，平衡常數(shù)K

 

（填“增大”、“不變”或“減小”）．
（2）在體積為2L的密閉容器中，充入1mol CO₂和3mol H₂，測得CO₂的物質(zhì)的量隨時間變化如下表所示．從反應(yīng)開始到5min末，用氫氣濃度變化表示的平均反應(yīng)速率v（H₂）=

 

．

t/min	0	2	5	10	15
n（CO2）/mol	1	0.75	0.5	0.25	0.25

（3）要想提高H₂利用率以下操作可行的是

 

（填寫字母序號）
a．增加反應(yīng)體系壓強(qiáng)b、提高反應(yīng)溫度c、增加CO₂配比d、降低反應(yīng)溫度e、選擇適當(dāng)?shù)拇呋瘎ゝ、增加H₂比．

Answer 1

考點(diǎn)：化學(xué)平衡的影響因素,反應(yīng)速率的定量表示方法

專題：化學(xué)平衡專題

分析：（1）依據(jù)化學(xué)平衡和平衡常數(shù)概念書寫表達(dá)式，圖象分析反應(yīng)是放熱反應(yīng)，溫度降低，平衡正向進(jìn)行；
（2）依據(jù)化學(xué)反應(yīng)速率△V=

△c

△t

計算二氧化碳表示的反應(yīng)速率，結(jié)合反應(yīng)速率之比等于化學(xué)方程式計量數(shù)之比計算氫氣反應(yīng)速率；
（3）依據(jù)影響化學(xué)反應(yīng)速率因素，平衡影響因素的理解，移動原理的分析判斷．

解答： 解：（1）CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃OH（g）+H₂O（g）平衡常數(shù)表達(dá)式=

[H2O]?[CH3OH]

[H2]3?[CO2]

，由圖象可知反應(yīng)是放熱反應(yīng)，溫度降低，平衡正向進(jìn)行，平衡常數(shù)增大，
故答案為：

[H2O]?[CH3OH]

[H2]3?[CO2]

；增大；
（2）圖表數(shù)據(jù)分析計算二氧化碳化學(xué)反應(yīng)速率△V=

△c

△t

=

0.5mol/L-0.25mol/L

5min

=0.05mol/（L?min），v（H₂）=3v（CO₂）=3×0.1mol/（L?min）=0.15mol/（L?min）；
故答案為：0.15mol/（L?min）；
（3）依據(jù)影響化學(xué)反應(yīng)速率因素，平衡影響因素的理解，移動原理的分析判斷；下列條件能使上述反應(yīng)速率增大，且平衡向正反應(yīng)方向移動的；
a．增大壓強(qiáng)反應(yīng)向氣體體積減小的正向移動，氫氣轉(zhuǎn)化率增大，故a正確；
b．反應(yīng)是放熱反應(yīng)，適當(dāng)升高溫度，反應(yīng)速率增大，平衡逆向進(jìn)行，氫氣轉(zhuǎn)化率減小，故b錯誤；
c、增大CO₂配比，平衡正向移動，氫氣轉(zhuǎn)化率增大，故c正確；
d、降低溫度時，平衡向放熱的正向移動，氫氣轉(zhuǎn)化率增大，故d正確；
e．選擇適當(dāng)?shù)拇呋瘎�，反�?yīng)速率增大，平衡不動，氫氣轉(zhuǎn)化率不變，故e錯誤；
f．保持容器的容積不變，再充入H₂，平衡正向進(jìn)行，但氫氣轉(zhuǎn)化率降低，故f錯誤；
故答案為：acd．

點(diǎn)評：本題考查了化學(xué)反應(yīng)速率，化學(xué)平衡常數(shù)及轉(zhuǎn)化率相關(guān)問題，題目難度中等．