Question

【題目】隨著人類對溫室效應(yīng)和資源短缺等問題的重視，如何降低大氣中CO2的含量及有效地開發(fā)利用CO2，引起了各國的普遍重視。

⑴目前工業(yè)上有一種方法是用CO2來生產(chǎn)燃料甲醇。為探究反應(yīng)原理，現(xiàn)進(jìn)行如下實驗，在體積為1 L的密閉容器中，充入1mol CO2和3mol H2，一定條件下發(fā)生反應(yīng)：CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g) △H＝－49.0kJ/mol，測得CO2和CH3OH(g)的濃度隨時間變化如圖所示。

①從反應(yīng)開始到平衡，氫氣的平均反應(yīng)速率v(H2)＝_____mol/(L·min)。

②該反應(yīng)的平衡常數(shù)表達(dá)式為K=_________。

③下列措施中能使n(CH3OH)／n(CO2)增大的是___________。

A．升高溫度 B．充入He(g)，使體系壓強(qiáng)增大

C．將H2O(g)從體系中分離 D．再充入1mol CO2和3mol H2

⑵有人提出，可以設(shè)計反應(yīng)2CO(g)＝2C(s)＋O2(g) 通過其自發(fā)進(jìn)行來消除CO的污染。該方案_______(填“是”、“否”)可行，理由是：_______。

Answer 1

【答案】0.225 CD 否 該反應(yīng)△H＞0、△S＜0，因而△G＞0，不能自發(fā)進(jìn)行

【解析】

(1)①根據(jù)v=計算；

②根據(jù)平衡常數(shù)等于生成物的濃度冪之積除以反應(yīng)物的濃度冪之積計算；

③要使n(CH3OH)/n(CO2)增大，應(yīng)使平衡向正反應(yīng)方向移動；

(2)根據(jù)△G的大小判斷反應(yīng)能否進(jìn)行。

(1)①利用三段式解題法計算

CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)，

開始(mol/L)：1 3 0 0

變化(mol/L)：0.75 2.25 0.75 0.75

平衡(mol/L)：0.25 0.75 0.75 0.75

從反應(yīng)開始到平衡，氫氣的平均反應(yīng)速率v(H2)==0.225 molL-1min-1；

②平衡常數(shù)等于生成物的濃度冪之積除以反應(yīng)物的濃度冪之積，則K=；

③要使n(CH3OH)/n(CO2)增大，應(yīng)使平衡向正反應(yīng)方向移動；A．因正反應(yīng)放熱，升高溫度平衡向逆反應(yīng)方向移動，則n(CH3OH)/n(CO2)減小，故A錯誤；B．充入He(g)，使體系壓強(qiáng)增大，但對反應(yīng)物質(zhì)來說，濃度沒有變化，平衡不移動，n(CH3OH)/n(CO2)不變，故B錯誤；C．將H2O(g)從體系中分離，平衡向正反應(yīng)方法移動，n(CH3OH)/n(CO2)增大，故C正確；D．再充入1mol CO2和3mol H2，等效于在原來基礎(chǔ)上縮小體積一半，壓強(qiáng)增大，平衡向正反應(yīng)方向移動，則n(CH3OH)/n(CO2)增大，故D正確；故答案為CD；

(2)已知反應(yīng)2CO=2C+O2的△H＞0、△S＜0，則△G=△H-T△S＞0，反應(yīng)是一個焓增、熵減的反應(yīng)，任何情況下不能自發(fā)進(jìn)行。