Question

（2012?茂名二模）以CO₂為碳源制取低碳有機(jī)物成為國(guó)際研究焦點(diǎn)，下面為CO₂加氫制取低碳醇的熱力學(xué)數(shù)據(jù)：
反應(yīng)I：CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃OH（g）+H₂O（g）△H=-49.0  kJ?mol^-1
反應(yīng)II：2CO₂（g）+6H₂（g）?CH₃CH₂OH（g）+3H₂O（g）△H=-173.6kJ?mol^-1
（1）在密閉容器中，反應(yīng)I在一定條件達(dá)到平衡后，為提高CO₂的反應(yīng)速率，可以采取的反應(yīng)條件是

BD

A、降低溫度    B、補(bǔ)充H₂   C、移去甲醇   D、加入催化劑
（2）寫出由CH₃OH（g）合成CH₃CH₂OH（g）的反應(yīng)：2CH₃OH（g）=CH₃CH₂OH（g）+H₂O（g） 的反應(yīng)熱△H=

-75.6kJ?mol^-1

．
（3）研究員以生產(chǎn)乙醇為研究對(duì)象，在5MPa、n（H₂）/n（CO₂）=3時(shí)，測(cè)得不同溫度下平衡體系中各種組成如圖所示，表示CH₃CH₂OH組分的曲線是

I

；表示CO₂組分的曲線是

III

．
（4）在5MPa將0.2mol CO₂和0.6mol H₂充入1L恒容密閉反應(yīng)器，某溫度下反應(yīng)達(dá)平衡，CO₂的轉(zhuǎn)化率為50%，計(jì)算該條件下的該反應(yīng)的平衡常數(shù)（結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）．

Answer 1

分析：（1）根據(jù)外界條件對(duì)反應(yīng)速率的影響分析判斷．
（2）根據(jù)蓋斯定律進(jìn)行計(jì)算．
（3）反應(yīng)為放熱反應(yīng)，升高溫度平衡向吸熱反應(yīng)方向移動(dòng)，即向逆反應(yīng)移動(dòng)，平衡時(shí)CO₂與H₂的含量增大，開始n（H₂）/n（CO₂）=3，H₂與CO₂反應(yīng)按3：1進(jìn)行，平衡時(shí)H₂的含量是CO₂的含量三倍，平衡時(shí)H₂的含量比二氧化碳高；
平衡時(shí)CH₃CH₂OH與H₂O的含量降低，CH₃CH₂OH與H₂O按1：3反應(yīng)，平衡時(shí)H₂O的含量是CH₃CH₂OH含量的三倍，平衡時(shí)H₂O的含量高．
（4）化學(xué)平衡常數(shù)指可逆反應(yīng)達(dá)到平衡，生成物濃度的化學(xué)計(jì)量數(shù)次冪的乘積除以各反應(yīng)物濃度的化學(xué)計(jì)量數(shù)次冪的乘積所得的比值．平衡常數(shù)K=

c(CH3CH2OH)?c3(H2O)

c2(CO2)?c6(H2)

．
根據(jù)三段式計(jì)算出平衡時(shí)各組分的平衡濃度，代入平衡常數(shù)表達(dá)式計(jì)算k．

解答：解：（1）A、降低溫度，反應(yīng)速率減小，故A錯(cuò)誤；
 B、補(bǔ)充H₂，反應(yīng)物的濃度增大，反應(yīng)速率加快，故B正確；
C、移去甲醇，生成物濃度減小，速率降低，平衡向正反應(yīng)移動(dòng)，故C錯(cuò)誤；
D、加入催化劑，改變反應(yīng)歷程，反應(yīng)速率加快，故D正確．
故選：BD
（2）已知：反應(yīng)I：CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃OH（g）+H₂O（g）△H=-49.0  kJ?mol^-1
反應(yīng)II：2CO₂（g）+6H₂（g）?CH₃CH₂OH（g）+3H₂O（g）△H=-173.6kJ?mol^-1
根據(jù)蓋斯定律II-I×2得：2CH₃OH（g）=CH₃CH₂OH（g）+H₂O（g）；△H=-75.6 kJ?mol^-1．
故答案為：-75.6 kJ?mol^-1．
（3）該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，升高溫度平衡向逆反應(yīng)移動(dòng)，平衡時(shí)CO₂與H₂的含量增大，CH₃CH₂OH與H₂O的含量降低．
開始n（H₂）/n（CO₂）=3，H₂與CO₂反應(yīng)按3：1進(jìn)行，平衡時(shí)H₂的含量是CO₂的含量三倍；
CH₃CH₂OH與H₂O按1：3反應(yīng)，平衡時(shí)H₂O的含量是CH₃CH₂OH含量的三倍．
曲線Ⅰ、曲線Ⅱ隨溫度升高含量降低，且曲線Ⅱ的含量高，所以曲線Ⅰ表示CH₃CH₂OH、曲線Ⅱ表示H₂O．
曲線Ⅲ、曲線Ⅳ隨溫度升高含量增大，且曲線Ⅳ的含量高，所以曲線Ⅲ表示CO₂、曲線Ⅳ表示H₂．
故答案為：I；  III．
（4）CO₂的開始濃度為

0.2mol

1L

=0.2mol/L，H₂的開始濃度為

0.6mol

1L

=0.6mol/L．
CO₂的轉(zhuǎn)化率為50%，CO₂的物質(zhì)的量濃度變化量為0.2mol/L×50%=0.1mol/L，
則                  2CO₂（g）+6H₂（g）CH₃CH₂OH（g）+3H₂O（g）
初始濃度（mol/L）：0.2        0.6             0            0
變化濃度（mol/L）：0.1        0.3             0.05        0.15
平衡濃度（mol/L）：0.1        0.3             0.05        0.15          
所以平衡常數(shù)K=

c(CH3CH2OH)?c3(H2O)

c2(CO2)?c6(H2)

=

0.05×0.153

0.12×0.36

=23．
故答案為：23．

點(diǎn)評(píng)：考查反應(yīng)速率影響因素、反應(yīng)熱計(jì)算、平衡常數(shù)計(jì)算等，難度中等，注意濃度改變對(duì)正逆反應(yīng)速率影響，對(duì)其它物質(zhì)的影響一致．