Question

【題目】研究CO2的利用對促進低碳社會的構建具有重要的意義。

（1）現(xiàn)有反應：CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) ΔH<0。在850℃時，K=1。

①如果上述反應的平衡常數(shù)K值變大，該反應___(填字母)。

a.一定向正反應方向移動 b.在平衡移動過程中正反應速率先增大后減小

c.一定向逆反應方向移動 d.在平衡移動過程中逆反應速率先減小后增大

②若反應容器的容積為2.0L，反應時間4.0min，容器內氣體的物質的量減小了0.8mol，在這段時間內CO2的平均反應速率為___。

③在850℃時，若向1L的密閉容器中同時充入3.0mol CO2、1.0molH2、1.0molCH3OH、5.0molH2O(g)，上述反應向___(填“正反應”或“逆反應”)方向進行。

（2）以二氧化鈦表面覆蓋Cu2Al2O4為催化劑，可以將CO2和CH4直接轉化成乙酸。

①在不同溫度下催化劑的催化效率與乙酸的生成速率如圖所示。250～300℃時，溫度升高而乙酸的生成速率降低的原因是___。

②為了提高該反應中CO2的轉化率，可以采取的措施是___。（寫一條即可）

Answer 1

【答案】ad 0.05mol·L-1·min-1 逆反應 溫度超過250℃，催化劑的催化效率降低 增大反應壓強(或增大CH4的濃度)

【解析】

（1）①如果反應CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) ΔH<0的平衡常數(shù)K值變大，說明降低溫度；

②根據(jù)差量法、結合化學反應速率的公式進行計算；

③根據(jù)濃度商與K的大小進行判斷；

（2）①先弄清兩條曲線的含義，這里涉及到影響反應速率的兩個因素：催化劑和溫度，從圖像上看出100～250 ℃，溫度升高，催化效率提高，而250～300 ℃，升高溫度，催化效率下降，因而乙酸的生成速率下降；

②利用平衡原理進行分析。

（1）①如果反應CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) ΔH<0的平衡常數(shù)K值變大，說明降低溫度，

a．降低溫度，平衡一定向著正向移動，選項a正確；

b．降低溫度后，正逆反應速率都減小，正反應速率在達到平衡前始終在減小，選項b錯誤；

c．降低溫度，平衡一定向著正向移動，選項c錯誤；

d．化學平衡常數(shù)變大，說明降低溫度，則正逆反應速率都減小，由于平衡向著正向移動，則逆反應速率先減小后增大，選項d正確；

答案選ad；

②若反應的容器容積為2.0L，反應時間4.0min，容器內氣體的物質的量減小了0.8mol，則

CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) 氣體減少的物質的量△n

1mol 2mol

n 0.8mol

反應消耗的二氧化碳的物質的量為：n==0.4mol，

在4min內CO2的平均反應速率為：=0.05 mol·L-1·min-1；

③在850℃時，若向1L的密閉容器中同時充入3.0mol CO2、1.0molH2、1.0molCH3OH、5.0molH2O(g)，Qc==1.67>K=1，故反應向逆反應方向進行；

（2）①由于催化劑的催化效率受溫度影響大，根據(jù)圖像，250～300℃時，溫度升高而乙酸的生成速率降低的原因是：溫度超過250℃時，催化劑的催化效率降低；

②該反應的正反應是體積減小的可逆反應，所以為了提高該反應中CO2的轉化率，可以采取的措施是增大反應壓強或增大CH4的濃度。