Question

如何降低大氣中CO₂的含量及有效利用CO₂，目前已引起各國普遍重視．工業(yè)上有一種方法是用CO₂來生產(chǎn)燃料甲醇．為探究反應原理，現(xiàn)進行如下實驗，在體積為1L的密閉容器中，充入1mol CO₂和3mol H₂，在500℃下發(fā)生反應：CO₂（g）+3H₂（g） 

催化劑      .

加熱、加壓

 CH₃OH（g）+H₂O（g）．實驗測得CO₂（g）和CH₃OH（g）的濃度隨時間變化如下圖1所示．

（1）從反應開始到平衡，氫氣的平均反應速率v（H₂）=

 

；
（2）如圖2是改變溫度時H₂的化學反應速率隨時間變化的示意圖，則該反應的正反應是

 

熱（填“吸”或“放”）反應．若提高溫度到800℃進行，達平衡時，K值

 

（填“增大”、“減小”或“不變”），
（3）500℃達平衡時，CH₃OH的體積分數(shù)ω為

 

．

Answer 1

考點：化學平衡的計算

專題：化學平衡專題

分析：（1）由圖可知，10min到達平衡，平衡時甲醇的濃度變化為0.75mol/L，由方程式可知氫氣的濃度變化等于甲醇的濃度變化量3倍為2.25mol/L；
（2）升高溫度平衡向吸熱反應方向移動；
（3）先根據(jù)濃度變化計算平衡時各物質(zhì)的濃度，CH₃OH的體積分數(shù)等于甲醇的物質(zhì)的量濃度與總物質(zhì)的量濃度之比．

解答： 解：（1）由圖可知，10min到達平衡，平衡時甲醇的濃度變化為0.75mol/L，由方程式CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃OH（g）+H₂O可知，氫氣的濃度變化等于甲醇的濃度變化量為0.75mol/L×3=2.25mol/L，故v（H₂）=

2.25mol/L

10min

=0.225mol/（L?mon），故答案為：0.225；
（2）根據(jù)圖象知，升高溫度，逆反應速率大于正反應速率，平衡向逆反應方向移動，則正反應是放熱反應，提高溫度到800℃進行，達平衡時，平衡逆向移動，平衡常數(shù)減小，故答案為：放；減小；
（3）開始時c（CO₂）=1mol/L、c（H₂）=3mol/L，平衡時c（CO₂）=0.25mol/L，c（CH₃OH）=c（H₂O）=0.75mol/L，則c（H₂）=3mol/L-0.75mol/L×3=0.75mol/L，CH₃OH的體積分數(shù)等于甲醇的物質(zhì)的量濃度與總物質(zhì)的量濃度之比，所以甲醇的體積分數(shù)=

0.75mol

(0.25+0.75+0.75=0.75)mol/L

×100%=30%，故答案為：30%．

點評：本題考查了化學平衡的有關(guān)計算等知識點，根據(jù)溫度對可逆反應平衡移動方向影響來確定反應熱，題目難度中等．