Question

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），如圖表示該反應(yīng)進(jìn)行過程中能量（單位為kJ?mol^-1）的變化．
（1）關(guān)于該反應(yīng)的下列說法中，正確的是

C

．
A．△H＞0，△S＞0；    B．△H＞0，△S＜0；
C．△H＜0，△S＜0；    D．△H＜0，△S＞0．
（2）該反應(yīng)平衡常數(shù)K的表達(dá)式為

c(CH3OH)?c(H2O)

c(CO2)?c2(H2)

．
（3）溫度降低，平衡常數(shù)K

增大

（填“增大”、“不變”或“減小”）．
（4）為探究反應(yīng)原理，現(xiàn)進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn)：在體積為1L的密閉容器中，充入1mol CO₂和3mol H₂，測得CO₂和CH₃OH（g）的濃度隨時(shí)間變化如下圖所示．從反應(yīng)開始到平衡，用氫氣濃度變化表示的平均反應(yīng)速率v（H₂）

0.225

mol?L^-1?min^-1．

（5）下列措施中能使

n(CH3OH)

n(CO2)

增大的有

C

．
A．升高溫度；            B．加入催化劑；
C．將H₂O（g）從體系中分離；D．充入He（g），使體系總壓強(qiáng)增大．

Answer 1

分析：（1）根據(jù)圖象中反應(yīng)物和生成物的總能量相對大小分析；
（2）根據(jù)化學(xué)方程式書寫平衡常數(shù)表達(dá)式；
（3）根據(jù)該反應(yīng)進(jìn)行過程中能量（單位為kJ?mol^-1）的變化圖判斷反應(yīng)為放熱反應(yīng)以及溫度對化學(xué)平衡的影響；
（4）由圖象可知v（CO₂），根據(jù)反應(yīng)速率之比等于化學(xué)計(jì)量數(shù)之比計(jì)算氫氣的反應(yīng)速率；
（5）為使甲醇與二氧化碳的物質(zhì)的量比值增大，應(yīng)使平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，或增加甲醇的物質(zhì)的量．

解答：解：（1）由圖象可知，反應(yīng)物的能量高，生成物的能量低，該費(fèi)用為放熱反應(yīng)，故△H＜0；反應(yīng)后氣體體積減小，△S＜0；故答案為：C；
（2）該反應(yīng)平衡常數(shù)K的表達(dá)式為

c(CH3OH)?c(H2O)

c(CO2)?c2(H2)2

，故答案為：

c(CH3OH)?c(H2O)

c(CO2)?c2(H2)

；
（3）溫度降低，平衡向放熱的方向移動(dòng)即正反應(yīng)方向，所以平衡常數(shù)增大，故答案為：增大；
（4）由圖象可知v（CO₂）=

0.75mol/L

10min

=0.075mol/（L?min），根據(jù)反應(yīng)速率之比等于化學(xué)計(jì)量數(shù)之比可知v（H₂）=3v（CO₂）=3×0.075mol/（L?min）=0.225 mol/（L?min），故答案為：0.225 mol/（L?min）；
（5）A、升高溫度，平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，甲醇與二氧化碳的物質(zhì)的量比值減小，故A錯(cuò)誤；
B、加入催化劑，平衡不移動(dòng)，二者比值不變，故B錯(cuò)誤；
C、將H₂O（g）從體系中分離，生成物的濃度減小，平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，二者比值變大，故C正確；
D、充入He（g），使體系總壓強(qiáng)增大，但平衡不移動(dòng)，故D錯(cuò)誤；
故答案為：C．

點(diǎn)評：本題考查化學(xué)平衡狀態(tài)的判斷以及有關(guān)計(jì)算，題目難度不大，注意平衡狀態(tài)、水的離子積K_w的計(jì)算和利用．