Question

溫室效應(yīng)和資源短缺等問題和如何降低大氣中的CO₂含量并加以開發(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），如圖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）該反應(yīng)平衡常數(shù)K的表達(dá)式為

c(CH3OH)?c(H2O)

c(CO2)?c3(H2)

．
（3）溫度降低，平衡常數(shù)K

增大

（填“增大”、“不變”或“減小”）．
（4）為探究反應(yīng)原理，現(xiàn)進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn)：在體積為1L的密閉容器中，充入1mol CO₂和3mol   H₂，測(cè)得CO₂和CH₃OH（g）的濃度隨時(shí)間變化如圖2所示．從反應(yīng)開始到平衡，用氫氣濃度變化表示的平均反應(yīng)速率v（H₂）

0.225

mol?L^-1?min^-1．
（5）下列措施中能使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1mol CO₂和3mol H₂
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）化學(xué)平衡常數(shù)，是指在一定溫度下，達(dá)到平衡時(shí)各生成物濃度的化學(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，據(jù)此書寫；
（3）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；
（4）由圖2可知，甲醇的濃度變化量為0.75mol/L，根據(jù)v=

△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）；
（5）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�。�

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）可逆反應(yīng)CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃OH（g）+H₂O（g）的化學(xué)平衡常數(shù)k=

c(CH3OH)?c(H2O)

c(CO2)?c3(H2)

；
故答案為：

c(CH3OH)?c(H2O)

c(CO2)?c3(H2)

；
（3）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；
（4）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）=

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；
（5）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)：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，（5）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．