Question

【题目】二氧化碳的捕集和转化是科学研究中的热点问题。我国科研人员提出了以Ni/Al2O3为催化剂，由 CO2(g)和H2(g)转化为CH4(g)和H2O(g)的反应历程，其示意图如下：

(1)该可逆反应的化学方程式为_________。使用催化剂Ni/Al2O3_________ (填“能”或“不能”)提髙CO2的平衡转化率。

(2)300℃下，在一恒容密闭容器中充入一定量的CO2与H2，发生上述反应，一段时间后反应达平衡，若其他条件不变，温度从300℃升至500℃，反应重新达到平衡时，H2的体积分数增加。下列说法错误的是_________(填标号)。

A.该反应的

B.平衡常数大小：

C.300℃下，减小的值，的平衡转化率升高

D.反应达到平衡时化

(3)在一定条件下，反应体系中CO2的平衡转化率a( CO2)与L和X的关系如图所示，L和X表示温度或压强。

①X表示的物理量是___________。

②L1_____________L2(填“<”“>”)，判断理由是______________________________________。

(4)向1 L恒容密闭容器中加入4.0 mol H2(g)，1.0 mol CO2，控制条件(催化剂为 Ni/AI2O3、温度为T1)使之发生上述反应，测得容器内气体的压强随时间的变化如图所示。

①4 min时CO2的转化率为___________。

②T1温度下该反应的化学平衡常数为___________。

Answer 1

【答案】CO2(g)+4H2(g)CH4(g)+2H2O(g) 不能 BC 温度 ＞ 该反应为气体分子数减小的反应，其他条件一定时，增大压强，平衡右移，CO2的平衡转化率升髙 75% 6.75

【解析】

(1)根据图示书写该可逆反应的化学方程式；催化剂只能加快反应的速率，不能提高CO2的平衡转化率；

(2)A．温度从300℃升至500℃反应重新达到平衡时，H2的体积分数增加，根据温度对平衡移动的影响分析；

B．正反应为放热反应，升高温度平衡逆向移动，平衡常数减小；

C．减小的值，CO2的含量增大，据此分析；

D．反应达到平衡时，反应速率之比等于化学计量数之比；

(3)①根据方程式 CO2(g) +4H2(g)CH4(g) +2H2O(g)及反应的H＜0 可知结合图像转化率的变化分析判断影响因素；

②结合题图及①中的分析判断；

(4)由题图可知，4 min时反应体系处于平衡状态，此时压强为0. 7p0，结合气体压强之比等于物质的量之比，列出三段式计算CO2的转化率及反应平衡常数。

(1)由题意可知该可逆反应的化学方程式为CO2(g)+4H2(g)CH4(g)+2H2O(g) +2H2O(g)，催化剂只能加快反应的速率，不能提高CO2的平衡转化率；

(2)A．对于该可逆反应，若其他条件不变， 温度从300℃升至500℃反应重新达到平衡时，H2的体积分数增加，说明正反应为放热反应，故A正确；

B．正反应为放热反应，因此，故B错误；

C．减小的值，CO2的平衡转化率降低，故C错误；

D．反应达到平衡时，，故D正确；

答案选BC；

(3)①根据方程式 CO2(g) +4H2(g)CH4(g) +2H2O(g)及反应的H＜0 可知，其他条件一定时，升温，CO2的平衡转化率降低，其他条件一定时，加压，CO2的平衡转化率升高，则X表示的物理量是温度；

②L表示压强，结合题图及上述分析，可知L1＞L2；

(4)①由题图可知，4 min时反 应体系处于平衡状态，此时压强为0. 7p0，设发生反应的CO2为x mol，列出三段式：

根据恒温恒容条件下，气体压强之比等于物质的量之比得出，解得 x=0.75，则CO2的转化率为；

②平衡常数。