Question

一定條件下，在體積為3 L的密閉容器中，一氧化碳與氫氣反應生成甲醇（催化劑為Cu₂O/ZnO）：CO(g)＋2H₂(g)CH₃OH(g) 。反應過程中生成甲醇的物質的量與溫度、時間的變化曲線如圖所示     

 

根據(jù)題意完成下列各題：

（1）在300℃，從反應開始到平衡，氫氣的平均反應速率v(H₂)=       （用 n_A 和t_A 表示）。

（2）根據(jù)圖示曲線判斷合成甲醇的反應為    （填“吸熱”或“放熱”）反應，理由是                                                       。

（3）在其他條件不變的情況下，對處于E點的體系體積壓縮到原來的1/2，下列有關該體系的說法正確的是                             (   )

A．正、逆反應速率均加快               B．CO的濃度減少

C．甲醇的物質的量減少                          D．重新平衡時n(CH₃OH) / n(H₂)增大

（4）據(jù)研究，反應過程中起催化作用的為Cu₂O，反應體系中含少量CO₂有利于維持催化劑Cu₂O的量不變，原因是：

                                               （用化學方程式表示）

Answer 1

（1）2n_A/3t_Amol/(L·min)   （2分）     

（2） 放熱（1分） 因為500℃比300℃達到平衡時甲醇的物質的量少（1分）

（3）A  B （2分）

（4）Cu₂O＋CO2Cu＋CO₂   （2分）

解析:

（1）300℃達平衡時，生成甲醇的物質的量為n_A mol，則消耗H₂的物質的量為2 n_A mol，H₂的濃度變化為2n_A/3mol/L，所以v(H₂)=2n_A/3t_Amol/(L·min)。

（2）見答案。

（3）因為合成甲醇的反應中各物質均為氣體，所以將體積壓縮，各物質濃度、正逆反應速率均增大。而正反應方向為氣體體積減小的方向，所以平衡向正反應方向移動，平衡時n(CH₃OH) / n(H₂)增大。

（4）反應體系中含少量CO₂會抑制Cu₂O＋CO2Cu＋CO₂反應向正向進行，可以保證催化劑Cu₂O的量不變。