Question

【题目】研究CO2的利用对促进低碳社会的构建具有重要的意义。

（1）现有反应：CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) ΔH<0。在850℃时，K=1。

①如果上述反应的平衡常数K值变大，该反应___(填字母)。

a.一定向正反应方向移动 b.在平衡移动过程中正反应速率先增大后减小

c.一定向逆反应方向移动 d.在平衡移动过程中逆反应速率先减小后增大

②若反应容器的容积为2.0L，反应时间4.0min，容器内气体的物质的量减小了0.8mol，在这段时间内CO2的平均反应速率为___。

③在850℃时，若向1L的密闭容器中同时充入3.0mol CO2、1.0molH2、1.0molCH3OH、5.0molH2O(g)，上述反应向___(填“正反应”或“逆反应”)方向进行。

（2）以二氧化钛表面覆盖Cu2Al2O4为催化剂，可以将CO2和CH4直接转化成乙酸。

①在不同温度下催化剂的催化效率与乙酸的生成速率如图所示。250～300℃时，温度升高而乙酸的生成速率降低的原因是___。

②为了提高该反应中CO2的转化率，可以采取的措施是___。（写一条即可）

Answer 1

【答案】ad 0.05mol·L-1·min-1 逆反应 温度超过250℃，催化剂的催化效率降低 增大反应压强(或增大CH4的浓度)

【解析】

（1）①如果反应CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) ΔH<0的平衡常数K值变大，说明降低温度；

②根据差量法、结合化学反应速率的公式进行计算；

③根据浓度商与K的大小进行判断；

（2）①先弄清两条曲线的含义，这里涉及到影响反应速率的两个因素：催化剂和温度，从图像上看出100～250 ℃，温度升高，催化效率提高，而250～300 ℃，升高温度，催化效率下降，因而乙酸的生成速率下降；

②利用平衡原理进行分析。

（1）①如果反应CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) ΔH<0的平衡常数K值变大，说明降低温度，

a．降低温度，平衡一定向着正向移动，选项a正确；

b．降低温度后，正逆反应速率都减小，正反应速率在达到平衡前始终在减小，选项b错误；

c．降低温度，平衡一定向着正向移动，选项c错误；

d．化学平衡常数变大，说明降低温度，则正逆反应速率都减小，由于平衡向着正向移动，则逆反应速率先减小后增大，选项d正确；

答案选ad；

②若反应的容器容积为2.0L，反应时间4.0min，容器内气体的物质的量减小了0.8mol，则

CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) 气体减少的物质的量△n

1mol 2mol

n 0.8mol

反应消耗的二氧化碳的物质的量为：n==0.4mol，

在4min内CO2的平均反应速率为：=0.05 mol·L-1·min-1；

③在850℃时，若向1L的密闭容器中同时充入3.0mol CO2、1.0molH2、1.0molCH3OH、5.0molH2O(g)，Qc==1.67>K=1，故反应向逆反应方向进行；

（2）①由于催化剂的催化效率受温度影响大，根据图像，250～300℃时，温度升高而乙酸的生成速率降低的原因是：温度超过250℃时，催化剂的催化效率降低；

②该反应的正反应是体积减小的可逆反应，所以为了提高该反应中CO2的转化率，可以采取的措施是增大反应压强或增大CH4的浓度。