Question

（14分）CO₂可转化成有机物实现碳循环。

（1）在体积为1 L的密闭容器中，充入1 mol CO₂和3 mol H₂，一定条件下发生反应： CO₂(g)+3H₂(g)CH₃OH(g)+H₂O(g)  ΔH=－49.0 mol·L^-1， 测得CO₂和CH₃OH(g)的浓度随时间变化如图所示。

①从0 min到10 min，v(H₂)=     mol·(L·min)^-1。

②能说明上述反应达到平衡状态的是    （选填编号）。 

A．反应中CO₂与CH₃OH的物质的量浓度之比为1︰1（即图中交叉点）

B．容器内气体的压强不随时间的变化而变化

C．单位时间内每消耗3 mol H₂，同时生成1 mol H₂O

D．CO₂的体积分数在混合气体中保持不变

③下列措施中能使n (CH₃OH)/n (CO₂)增大的是      （选填编号）。

       A．将H₂O(g)从体系中分离                       B．恒温恒容充入He

C．恒温恒压充入He          D．恒温恒容再充入1 mol CO₂和3 mol H₂

（2）据报道，一定条件下由二氧化碳和氢气合成二甲醚已成为现实。

2CO₂(g)+6H₂(g) CH₃OCH₃(g)+3H₂O(g) 

在一定压强下，测得反应的实验数据如下表。

分析表中数据回答下列问题：

①反应的温度升高，K值     （填“增大”、“减小”或“不变”）。

②提高氢碳比[n（H₂）/n（CO₂）], K值     （填“增大”、“减小”或“不变”）。

（3）800℃时，C(s)＋CO₂(g)2CO(g)的平衡常数K＝1.64，相同条件下测得c(CO)＝0.20 mol·L^－1、c(CO₂)＝0.05 mol·L^－1，此时反应向  （填“正”或“逆”）方向进行。

（4）在密闭容器中通入1mol H₂和1mol CO₂发生H₂(g)+CO₂(g) CO(g)+H₂O(g)  △H> 0反应，当反应达到平衡后，在其他条件不变时，若升高温度，请在下图中画出正(v_正)、逆(v_逆)反应速率随时间t变化的示意图。

 

Answer 1

【答案】

（1）①0.225   ②BD     ③AD      （2）减小    不变

（3）正     (4)

【解析】（1）①根据图像可知甲醇的物质的量浓度是0.75mol/L，所以由方程式可知消耗氢气的物质的量浓度是0.75mol/L×3＝2.25mol/L。所以氢气反应速率为。

②在一定条件下，当可逆反应的正反应速率和逆反应速率相等时（但不为0），反应体系中各种物质的浓度或含量不再发生变化的状态，称为化学平衡状态，所以选项D正确。浓度不再发生变化，但物质之间但浓度不一定相等，A不正确。由于反应前后体积是变化的，所以压强也是变化的，因此当容器内气体的压强不随时间的变化而变化时，反应即达到平衡状态。选项C中反应速率的方向是相同的，所以不能说明。

③将H₂O(g)从体系中分离，平衡向正反应方向移动，所以n (CH₃OH)/n (CO₂)增大，A正确。恒温恒容充入He，物质的浓度不变，平衡不移动，n (CH₃OH)/n (CO₂)不变，B不正确。恒温恒压充入He，则容器容积必然增大，平衡向逆反应方向移动，C不正确。选项D相当于增大压强，平衡向正反应方向移动，正确。所以答案选AD。

（2）①根据表中数据可知，温度越高CO₂的转化率越低，说明升高温度，平衡向逆反应方向越低，即正反应是放热反应。所以温度升高，平衡常数减小。

②平衡常数只与温度有关，所以高氢碳比[n（H₂）/n（CO₂）], K值是不变的。

（3）因为此时＜1.64，所以反应向正反应方向移动。

（4）因为反应是吸热反应，所以升高温度，正逆反应速率均增大，但正反应速率增大的程度大于逆反应速率的程度，所以平衡向正反应方向移动。