Question

由于温室效应和资源短缺等问题，如何降低大气中的CO₂含量并加以开发利用，引起了各国的普遍重视。目前工业上有一种方法是用CO₂生产燃料甲醇。一定条件下发生反应：CO₂(g)+3H₂(g)CH₃OH(g)+H₂O(g)，右下图表示该反应进行过程中能量(单位为kJ·mol^-1)的变化。

（1）关于该反应的下列说法中，正确的是        。

A．△H>0，△S>0；    B．△H>0，△S<0；

C．△H<0，△S<0；    D．△H<0，△S>0。

（2）该反应平衡常数K的表达式为                     。

（3）温度降低，平衡常数K    (填“增大”、“不变”或“减小”)。

（4）为探究反应原理，现进行如下实验：在体积为1L的恒容密闭容器中，充入1molCO₂和3molH₂，测得CO₂和CH₃OH(g)的浓度随时问变化如下图所示。从反应开始到平衡，用氢气浓度变化表示的平均反应速率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．升高温度；     

B．加入催化剂；   

C．将H₂O(g)从体系中分离；

D．再充入1molCO₂和3molH₂；    

E．充入He(g)，使体系总压强增大。

 

Answer 1

【答案】

（1）C （2）（3）增大（4）0.225（5）CD

【解析】

试题分析：（1）根据图像可知，反应物的总能量高于生成物的总能量，所以反应是放热反应，即△H小于0。根据方程式可知，正方应是体积减小的可逆反应，则△S小于0，答案选C。

（2）化学平衡常数是在一定条件下，当可逆反应达到平衡状态时，生成物浓度的幂之积和反应物浓度的幂之积的比值，所以根据反应的方程式可知，该反应平衡常数K的表达式为K＝。

（3）正方应是放热反应，则温度降低，平衡向正反应方向移动，所以平衡常数K增大。

（4）根据图像可知，反应进行到10min时，反应达到平衡状态。平衡时生成甲醇的浓度是0.75mol/L，则根据方程式可知消耗氢气的浓度是0.75mol/L×3，所以氢气的反应速率是0.75mol/L×3÷10min＝0.225 mol·L^-1·min^-1。

（5）要使n(CH₃OH)/n(CO₂)增大，则平衡应该向正反应方向移动。升高温度，平衡向逆反应方向移动，A不正确；催化剂不能影响平衡状态，B不正确；将H₂O(g)从体系中分离，平衡向正反应方向移动，C正确；再充入1molCO₂和3molH₂，相当于加压，平衡向正反应方向移动，D正确；充入He(g)，使体系总压强增大，但容器容积不变，平衡不移动，E不正确，答案选CD。

考点：考查外界条件对平衡状态的影响、反应速率和平衡常数的计算

点评：该题是中等难度的试题，试题基础性强，侧重对学生基础知识的巩固和训练。该题的关键是明确反应速率和平衡常数的含义以及影响因素，然后依据图像和方程式灵活运用勒夏特列原理判断即可。有利于培养学生的逻辑推理能力，提高学生分析、归纳、总结问题的能力。