Question

2．由于溫室效應(yīng)和資源短缺等問(wèn)題，如何降低大氣中的CO₂含量并加以開(kāi)發(fā)利用，引起了各國(guó)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），圖1表示該反應(yīng)進(jìn)行過(guò)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(shuō)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）溫度降低，平衡常數(shù)K增大（填“增大”、“不變”或“減小”）．
（3）為探究反應(yīng)原理，現(xiàn)進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn)：在體積為1L的恒容密閉容器中，充入1molCO₂和3molH₂，測(cè)得CO₂和CH₃OH（g）的濃度隨時(shí)問(wèn)變化如圖2所示．從反應(yīng)開(kāi)始到平衡，用氫氣濃度變化表示的平均反應(yīng)速率
v（H₂）=0.225mol•L^-1•min^-1．
（4）下列措施中能使（3）中n（CH₃OH）/n（CO₂）增大的有CD．
A．升高溫度                B．加入催化劑
C．將H₂O（g）從體系中分離；
D．再充入1molCO₂和 3molH₂；  E．充入He（g），使體系總壓強(qiáng)增大．

Answer 1

分析 （1）由圖1可知，反應(yīng)物的總能量高于生成物的總能量，該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，由方程式可知，該反應(yīng)正反應(yīng)是氣體的物質(zhì)的量減小的反應(yīng)，故正反應(yīng)為熵減過(guò)程；
（2）該反應(yīng)正反應(yīng)是放熱反應(yīng)，降低溫度平衡向正反應(yīng)移動(dòng)，平衡常數(shù)增大；
（3）由圖2可知，甲醇的濃度變化量為0.75mol/L，根據(jù)v=$\frac{△c}{△t}$計(jì)算v（CH₃OH），再利用速率之比等于化學(xué)計(jì)量數(shù)之比計(jì)算v（H₂）；
（4）使n（CH₃OH）/n（CO₂）增大，改變條件使平衡向正反應(yīng)移動(dòng)，但只增大二氧化碳的濃度會(huì)使該比值減小．

解答 解：（1）由圖1可知，反應(yīng)物的總能量高于生成物的總能量，該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，即△H＜0，由方程式可知，該反應(yīng)正反應(yīng)是氣體的物質(zhì)的量減小的反應(yīng)，故正反應(yīng)為熵減過(guò)程，即△S＜0；
故選C；
（2）該反應(yīng)正反應(yīng)是放熱反應(yīng)，降低溫度平衡向正反應(yīng)移動(dòng)，平衡常數(shù)增大，故答案為：增大；
（3）由圖2可知，10min達(dá)平衡時(shí)甲醇的濃度變化量為0.75mol/L，所以v（CH₃OH）=$\frac{0.75mol/L}{10min}$=0.075mol/（L•min），速率之比等于化學(xué)計(jì)量數(shù)之比，所以v（H₂）=3v（CH₃OH）=3×0.075mol/（L•min）=0.225mol/（L•min），故答案為：0.225；
（4）使n（CH₃OH）/n（CO₂）增大，改變條件使平衡向正反應(yīng)移動(dòng)，但只增大二氧化碳的濃度會(huì)使該比值減�。�
A．升高溫度，平衡向逆反應(yīng)移動(dòng)，n（CH₃OH）/n（CO₂）減小，故A錯(cuò)誤；
B．加入催化劑，平衡不移動(dòng)，n（CH₃OH）/n（CO₂）不變，故B錯(cuò)誤；
C．將H₂O（g）從體系中分離，平衡向正反應(yīng)移動(dòng)，n（CH₃OH）/n（CO₂）增大，故C正確；
D．再充入1mol CO₂和3mol H₂，等效為增大壓強(qiáng)，平衡正反應(yīng)移動(dòng)，平衡時(shí)n（CH₃OH）/n（CO₂）增大，故D正確；
E．充入He（g），反應(yīng)混合物的濃度不變，變化不移動(dòng)，n（CH₃OH）/n（CO₂）不變，故E錯(cuò)誤；
故選CD．

點(diǎn)評(píng) 本題考查平衡圖象、化學(xué)平衡有關(guān)計(jì)算、反應(yīng)速率、化學(xué)平衡的影響因素等，難度不大，注意基礎(chǔ)知識(shí)的理解掌握，（4）中只增大二氧化碳的濃度會(huì)使該比值減小，可以借助平衡常數(shù)分析理解．