Question

【题目】CO2的固定和利用对降低温室气体排放具有重要作用，CO2加氢合成甲醇不仅可以有效缓解减排压力,而且还是CO2综合利用的一条新途径。CO2和H2在催化剂作用下能发生反应:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)。测得甲醇的理论产率与反应温度、压强的关系如图所示。

（1）下列措施能使CO2的转化率提高的是__。

A. 增大压强　　 B.升高温度　　C.增大投料比　　D.加入更高效的催化剂

（2）在220℃、5.0MPa时，CO2、H2的转化率之比为______。

（3）将温度从220℃降低至160℃，压强从5.0MPa减小至3.0MPa，化学反应速率将___(填“增大”“减小”或“不变”,下同),CO2的转化率将____。

（4）200℃时,将0.100 mol CO2和0.275 mol H2充入1 L密闭容器中,在催化剂作用下反应达到平衡。若CO2的转化率为25%,则此温度下该反应的平衡常数K=___ 。

Answer 1

【答案】 A 1∶1 减小 增大

【解析】⑴.A. CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)的正反应为气体体积减小的反应，增大压强，平衡正向移动，CO2的转化率增大，故A正确；B.据图可知，升高温度，甲醇的产率降低，说明升高温度平衡逆向移动，该反应为放热反应，CO2的转化率减小，故B错误；C.增大的投料比，将会提高H2的转化率，CO2的转化率减小，故C错误；D.催化剂只能改变反应速率而不能使平衡发生移动，CO2的转化率不变，故D错误；答案选A；

⑵. 在220℃、5.0MPa时，设起始加入CO2的物质的量为1mol、H2的物质的量为3mol，二者完全反应生成甲醇的物质的量为1mol，现甲醇的理论产率为25%，则甲醇实际生成0.25mol，根据反应方程式可知，消耗CO2的物质的量为0.25mol，消耗H2的物质的量为0.75mol，则CO2和H2的转化率之比为： ×100%:×100%=1:1，故答案为：1:1；

⑶.降低温度和减小压强都会使化学反应速率减小，观察图象可知，在220℃、5.0MPa时，甲醇的理论产率为25%，在160℃、3.0MPa时，甲醇的理论产率高于25%，则温度从220℃降低至160℃，压强从5.0MPa减小至3.0MPa，甲醇的理论产率增大，CO2的转化率增大，故答案为：减小；增大；

⑷. 200℃时，将0.100 mol CO2和0.275 mol H2充入1 L密闭容器中，在催化剂作用下反应达到平衡，若CO2的转化率为25%，根据三段式法有：

CO2(g) + 3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)

起始浓度（mol/L） 0.1 0.275 0 0

转化浓度（mol/L） 0.025 0.075 0.025 0.025

平衡浓度（mol/L） 0.075 0.2 0.025 0.025

则此温度下该反应的平衡常数K=，故答案为：K=1.04。