Question

由于溫室效應和資源短缺等問題，如何降低大氣中的CO₂含量并加以開發利用，引起了各國的普遍重視。目前工業上有一種方法是用CO₂生產燃料甲醇。一定條件下發生反應：CO₂(g)+3H₂(g)CH₃OH(g)+H₂O(g)，右下圖表示該反應進行過程中能量(單位為kJ·mol^-1)的變化。

（1）關于該反應的下列說法中，正確的是        。

A．△H>0，△S>0；    B．△H>0，△S<0；

C．△H<0，△S<0；    D．△H<0，△S>0。

（2）該反應平衡常數K的表達式為                     。

（3）溫度降低，平衡常數K    (填“增大”、“不變”或“減小”)。

（4）為探究反應原理，現進行如下實驗：在體積為1L的恒容密閉容器中，充入1molCO₂和3molH₂，測得CO₂和CH₃OH(g)的濃度隨時問變化如下圖所示。從反應開始到平衡，用氫氣濃度變化表示的平均反應速率v(H₂)___：         mol·L^-1·min^-1。

（5）下列措施中能使（4）中n(CH₃OH)/n(CO₂)增大的有        。

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)，使體系總壓強增大。

 

Answer 1

【答案】

（1）C （2）（3）增大（4）0.225（5）CD

【解析】

試題分析：（1）根據圖像可知，反應物的總能量高于生成物的總能量，所以反應是放熱反應，即△H小于0。根據方程式可知，正方應是體積減小的可逆反應，則△S小于0，答案選C。

（2）化學平衡常數是在一定條件下，當可逆反應達到平衡狀態時，生成物濃度的冪之積和反應物濃度的冪之積的比值，所以根據反應的方程式可知，該反應平衡常數K的表達式為K＝。

（3）正方應是放熱反應，則溫度降低，平衡向正反應方向移動，所以平衡常數K增大。

（4）根據圖像可知，反應進行到10min時，反應達到平衡狀態。平衡時生成甲醇的濃度是0.75mol/L，則根據方程式可知消耗氫氣的濃度是0.75mol/L×3，所以氫氣的反應速率是0.75mol/L×3÷10min＝0.225 mol·L^-1·min^-1。

（5）要使n(CH₃OH)/n(CO₂)增大，則平衡應該向正反應方向移動。升高溫度，平衡向逆反應方向移動，A不正確；催化劑不能影響平衡狀態，B不正確；將H₂O(g)從體系中分離，平衡向正反應方向移動，C正確；再充入1molCO₂和3molH₂，相當于加壓，平衡向正反應方向移動，D正確；充入He(g)，使體系總壓強增大，但容器容積不變，平衡不移動，E不正確，答案選CD。

考點：考查外界條件對平衡狀態的影響、反應速率和平衡常數的計算

點評：該題是中等難度的試題，試題基礎性強，側重對學生基礎知識的鞏固和訓練。該題的關鍵是明確反應速率和平衡常數的含義以及影響因素，然后依據圖像和方程式靈活運用勒夏特列原理判斷即可。有利于培養學生的邏輯推理能力，提高學生分析、歸納、總結問題的能力。