Question

已知CO₂可以生產(chǎn)綠色燃料甲醇。CO₂(g) ＋ 3H₂(g) CH₃OH(g)  +  H₂O(g) ΔH＝－187.4 kJ/mol。300⁰C時(shí)的恒容密閉容器中，當(dāng)C(CO₂) = 1.00 mol.L^-1 C(H₂) =" 1.60" mol.L^-1開(kāi)始反應(yīng)，結(jié)果如右圖所示，回答下列問(wèn)題：
(1)使用催化劑I時(shí)，反應(yīng)在10小時(shí)內(nèi)的平均反應(yīng)速率：V(H₂)= ______mol.(L.h)^-1。

(2)下列敘述正確的是______。（雙選）
A.當(dāng)容器內(nèi)氣體的密度不再改變時(shí)，反應(yīng)不一定達(dá)到平衡狀態(tài)
B.充入氬氣増大壓強(qiáng)有利于提髙CO₂的轉(zhuǎn)化率
C.CO₂平衡轉(zhuǎn)化率：在上述反應(yīng)條件下，催化劑II比催化劑I高
D.催化效率：在上述反應(yīng)條件下，催化劑II比催化劑I高
(3)根椐圖中數(shù)據(jù)，計(jì)算此反應(yīng)在300⁰C時(shí)的平衡常數(shù)。（寫(xiě)出計(jì)箅過(guò)程）
(4)將上述平衡體系升溫至400°C, 平衡常數(shù)_：K(400⁰C) ______ K(300⁰C) (填<、=或> )。
(5)其它條件不變，若上述反應(yīng)在催化劑Ⅱ，400°C下達(dá)到平衡，請(qǐng)?jiān)谏蠄D畫(huà)出CO₂轉(zhuǎn)化率隨時(shí)間變化圖。

Answer 1

（16分）(1) 0.054 （3分）(2)  A D  （4分）
(3)  K="0.050" （L/mol）² （4分）  (4)  <  （2分）   (5) （3分）

試題分析：（1）根據(jù)圖像可知，使用催化劑 I時(shí)，反應(yīng)在10小時(shí)時(shí)CO₂的轉(zhuǎn)化率是0.18，則消耗CO₂的物質(zhì)的量濃度是0.18×1.00mol/L＝0.18mol/L，則根據(jù)方程式可知，消耗氫氣的物質(zhì)的量是0.18mol/L×3＝0.54mol/L，所以氫氣的反應(yīng)速率是0.54mol/L÷10h＝0.054mol/(L·h)。
(2) 密度是混合氣的質(zhì)量和容器容積的比值，在反應(yīng)過(guò)程中質(zhì)量和容積始終是不變的，因此密度始終是不變的，則A正確；充入氬氣増大壓強(qiáng)，但物質(zhì)的濃度不變，平衡不移動(dòng)，則CO₂的轉(zhuǎn)化率不變，B不正確；催化劑只能改變反應(yīng)速率，不能改變平衡狀態(tài)，則轉(zhuǎn)化率是不變的，C不正確；根據(jù)圖像可知，在催化劑Ⅱ時(shí)反應(yīng)速率快，達(dá)到平衡的時(shí)間少，催化效率高，D正確，答案選AD。
（3）             CO₂(g) ＋ 3H₂(g) CH₃OH(g)  +  H₂O(g)
起始濃度（mol/L）        1.00      1.60         0           0
轉(zhuǎn)化濃度（mol/L）        0.20      0.60         0.20        0.20
平衡濃度（mol/L）        0.80      1.00         0.20        0.20
所以平衡常數(shù)K＝
（4）該反應(yīng)是放熱反應(yīng)，則升高溫度平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，平衡常數(shù)減小，則平衡常數(shù)_：K(400⁰C)＜K(300⁰C)。
（5）升高溫度，反應(yīng)速率加快，達(dá)到平衡的時(shí)間減少，但CO₂的轉(zhuǎn)化率降低，所以圖像是
點(diǎn)評(píng)：該題是高考中的常見(jiàn)題型，屬于中等難度的試題。試題貼近高考，綜合性強(qiáng)，在注重對(duì)學(xué)生基礎(chǔ)知識(shí)鞏固與訓(xùn)練的同時(shí)，側(cè)重對(duì)學(xué)生能力的培養(yǎng)與解題方法的指導(dǎo)和訓(xùn)練，旨在考查學(xué)生靈活運(yùn)用基礎(chǔ)知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題的能力，有利于培養(yǎng)學(xué)生的邏輯推理能力和規(guī)范答題能力，有助于提升學(xué)生的學(xué)科素養(yǎng)。