Question

哥本哈根会议虽未能就减排问题达成有约束力的协议，但各国对于CO₂对气候的影响达成了共识，都在积极研究方法循环利用CO₂．CO₂（g）与H₂（g）反应可生成CH₃OH（g）和H₂O（g）．某实验小组为研究该反应进行了如下实验．在某温度下，向容积为10L的恒温恒容容器中充入a mol CO₂和a mol H₂，测得不同时刻的c（H₂）如右表．

时间/min	C（H2）/mol．L-1
0	0.40
2	0.28
4	0.19
6	0.13
8	0.08
10	0.04
12	0.04

（1）写出生成CH₃OH反应的化学方程式：______．若达平衡状态时，放出的热量为58.8kJ，则上述反应的△H=______．0～10min内，CH₃OH的平均反应速率v（CH₃OH）=______．
（2）下列措施能使平衡体系中

c(CH3OH)

c(CO2)

增大的是______（填字母）．
A、升高温度                          B、充入Ar使压强增大
C、再充入0.5a mol CO₂和0.5a mol H₂D、将水从平衡体系中分离出来
（3）a=______，该温度下上述反应的平衡常数K=______（精确到0.1）．
（4）在如图所示的坐标系中，画出CO₂和H₂的浓度随时间变化的图象．

Answer 1

（1）CO₂（g）与H₂（g）反应生成CH₃OH（g）和H₂O（g）．由表中数据可知10min起氢气的浓度不再变化，且不为0，所以为可逆反应．反应方程式为CO₂+3H₂









CH₃OH+H₂O．
由表中数据可知氢气的起始浓度为0.40mol/L，平衡浓度为0.04mol/L，所以参加反应的氢气的物质的量为
（0.40mol/L-0.04mol/L）×10L=3.6mol，所以3mol氢气反应放出的热量为

3mol

3.6mol

×58.8kJ=49kJ，所以则上述反应的CO₂+3H₂









CH₃OH+H₂O的反应热△H=-49kJ/mol．
由表中数据可知10min内△c（H₂）=0.40mol/L-0.04mol/L=0.36mol/L，所以v（H₂）=

0.36mol/L

10min

=0.036mol/（L?min）．
速率之比等于化学计量数之比，所以v（CH₃OH）=

1

3

v（H₂）=

1

3

×0.036mol/（L?min）=0.012mol/（L?min），
故答案为：CO₂+3H₂









CH₃OH+H₂O；-49kJ/mol；0.012mol/（L?min）；
（2）A、该反应为放热反应，升高温度，平衡向逆反应方向移动，c（CH₃OH）减小，c（CO₂）增大，所以

c(CH3OH)

c(CO2)

减小，故A错误；
B、充入Ar使压强增大，体积不变，反应混合气体浓度不变，平衡不移动．所以

c(CH3OH)

c(CO2)

不变，故B错误；
C、等效为开始充入1.5a mol CO₂和1.5a mol H₂，体积变为原来1.5倍，平衡后再将体积压缩为原来体积．增大压强平衡向体积减小的方向移动，即向正反应移动，c（CH₃OH）增大，c（CO₂）减小，所以

c(CH3OH)

c(CO2)

增大，故C正确；
D、将水从平衡体系中分离出来，生成物的浓度降低，平衡向正反应移动．c（CH₃OH）增大，c（CO₂）减小，所以

c(CH3OH)

c(CO2)

增大，故D正确．
故选：CD；
（3）由表中数据可知氢气的起始浓度为0.40mol/L，所以a=0.40mol/L×10L=4mol．
根据三段式求出各组分的浓度变化量、平衡时各组分的浓度，
由表中数据可知氢气的起始浓度为0.40mol/L，所以二氧化碳的起始浓度也为0.40mol/L，平衡时氢气浓度为0.04mol/L，
    对于反应    CO₂（g）+3H₂（g）









CH₃OH（g）+H₂O（g）
开始（mol/L）：0.4      0.4             0         0
变化（mol/L）：0.12   0.4-0.04=0.36     0.12      0.12
平衡（mol/L）：0.28     0.04            0.12      0.12
所以平衡常数k=

c(CH3OH)?c(H2O)

c(CO2)?c3(H2)

=

0.12×0.12

0.28×0.043

=803.6，
故答案为：4mol；803.6；
（4）由（3）计算可知，二氧化碳、氢气的起始浓度为0.40mol/L．氢气的平衡浓度为0.04mol/L，二氧化碳的平衡浓度为0.28mol/L．
由方程式 CO₂（g）+3H₂（g）









CH₃OH（g）+H₂O（g）可知，相同时间内H₂的浓度变化是CO₂浓度变化的3倍，再根据表中氢气各时刻的浓度，计算二氧化碳的各时刻浓度．
作图如图所示：




，故答案为：



．