Question

為了減少溫室氣體排放，目前工業上采用CO₂與H₂在CuO-ZnO/ZrO催化下反應制備重要化工原料CH₃OH的工藝：CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃OH（g）+H₂O（g）；△H＜0．為了探究其反應原理進行如下實驗，在2L密閉容器內250℃條件下，測得n（CO₂）隨時間的變化情況如下表：

時間（s）	0	1	2	3	4	5
n（CO2）（mol）	0.40	0.35	0.31	0.3	0.3	0.3

根據題目回答下列問題：
（1）0～3s內用H₂表示的平均反應速率是

0.05mol?L^-1?S^-1

，
（2）平衡時CO₂的轉化率是

25%

．
（3）能說明反應已達平衡狀態的是

BC

．
A．υ（H₂）=3υ（CO₂）      B．容器內壓強保持不變    C．υ_逆（CO₂）=υ_正（CH₃OH）    D．容器內密度保持不變
（4）能使該反應的反應速率增大，且平衡向正反應方向移動的是

C

．（填序號）
A．及時分離出產物    B．適當升高溫度     C．增大CO₂濃度       D．選擇適當的催化劑．

Answer 1

分析：（1）根據化學反應速率公式v=

△c

△t

來計算；
（2）根據轉化率=

變化濃度

初始濃度

×100%計算化學反應的轉化率；
（3）根據化學平衡狀態的特征：逆、定、動、變、等來回答判斷；
（4）影響化學反應速率的因素：溫度、壓強、濃度、催化劑、接觸面積等，影響化學平衡移動的因素：溫度、壓強、濃度等．

解答：解：（1）0～3s內用二氧化碳表示的平均反應速率v=

△c

△t

=

0.4-0.3 2 mol/L

3s

=

0.05

3

mol?L^-1?S^-1，根據物質的反應速率之比等于方程式的系數之比，則用氫氣表示的反應速率為用二氧化碳表示速率的3倍，即為0.05mol?L^-1?S^-1，故答案為：0.05mol?L^-1?S^-1；
（2）當反應達到平衡時，二氧化碳轉化率=

變化濃度

初始濃度

×100%=

( 0.4 2 - 0.3 2 )mol/L

0.4 2 mol/L

×100%=25%，故答案為：25%；
（3）A．υ（H₂）=3υ（CO₂）不一定是平衡狀態，故A錯誤；
B．反應是一個前后氣體體積變化的反應，當容器內壓強保持不變，證明已經平衡，故B正確；
C．υ_逆（CO₂）=υ_正（CH₃OH），證明正逆反應速率相等，已經平衡，故C正確；
D．容器內密度ρ=

m

V

，密度始終是一個不變的量保持不變，當密度不變，不一定平衡，故D錯誤．
故選BC．
（4）A．及時分離出產物，會導致化學反應速率減慢，故A錯誤；
B．適當升高溫度，化學反應速率加快，升高溫度，化學平衡向著吸熱方向進行，即向著逆方向進行，故B錯誤；
C．增大CO₂濃度，化學反應速率加快，向著正方向進行，故C正確；
D．選擇適當的催化劑，會加快化學反應速率，但是化學平衡不移動，故D錯誤．
故選C．

點評：本題考查學生化學反應速率和化學平衡的有關知識，屬于綜合知識的考查，難度不大．