Question

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

 

，溫度降低，平衡常數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的物質的量隨時間變化如下表所示．從反應開始到5min末，用氫氣濃度變化表示的平均反應速率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．增加反應體系壓強b、提高反應溫度c、增加CO₂配比d、降低反應溫度e、選擇適當的催化劑f、增加H₂比．

Answer 1

考點：化學平衡的影響因素,反應速率的定量表示方法

專題：化學平衡專題

分析：（1）依據化學平衡和平衡常數概念書寫表達式，圖象分析反應是放熱反應，溫度降低，平衡正向進行；
（2）依據化學反應速率△V=

△c

△t

計算二氧化碳表示的反應速率，結合反應速率之比等于化學方程式計量數之比計算氫氣反應速率；
（3）依據影響化學反應速率因素，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）平衡常數表達式=

[H2O]?[CH3OH]

[H2]3?[CO2]

，由圖象可知反應是放熱反應，溫度降低，平衡正向進行，平衡常數增大，
故答案為：

[H2O]?[CH3OH]

[H2]3?[CO2]

；增大；
（2）圖表數據分析計算二氧化碳化學反應速率△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）依據影響化學反應速率因素，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速率增大，且平衡向正反應方向移動的；
a．增大壓強反應向氣體體積減小的正向移動，氫氣轉化率增大，故a正確；
b．反應是放熱反應，適當升高溫度，反應速率增大，平衡逆向進行，氫氣轉化率減小，故b錯誤；
c、增大CO₂配比，平衡正向移動，氫氣轉化率增大，故c正確；
d、降低溫度時，平衡向放熱的正向移動，氫氣轉化率增大，故d正確；
e．選擇適當的催化劑，反應速率增大，平衡不動，氫氣轉化率不變，故e錯誤；
f．保持容器的容積不變，再充入H₂，平衡正向進行，但氫氣轉化率降低，故f錯誤；
故答案為：acd．

點評：本題考查了化學反應速率，化學平衡常數及轉化率相關問題，題目難度中等．