题目内容

2.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),图1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C.
A.△H>0,△S>0;    B.△H>0,△S<0;
C.△H<0,△S<0;    D.△H<0,△S>0.
(2)温度降低,平衡常数K增大(填“增大”、“不变”或“减小”).
(3)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图2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)=0.225mol•L-1•min-1
(4)下列措施中能使(3)中n(CH3OH)/n(CO2)增大的有CD.
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.

分析 (1)由图1可知,反应物的总能量高于生成物的总能量,该反应为放热反应,由方程式可知,该反应正反应是气体的物质的量减小的反应,故正反应为熵减过程;
(2)该反应正反应是放热反应,降低温度平衡向正反应移动,平衡常数增大;
(3)由图2可知,甲醇的浓度变化量为0.75mol/L,根据v=$\frac{△c}{△t}$计算v(CH3OH),再利用速率之比等于化学计量数之比计算v(H2);
(4)使n(CH3OH)/n(CO2)增大,改变条件使平衡向正反应移动,但只增大二氧化碳的浓度会使该比值减小.

解答 解:(1)由图1可知,反应物的总能量高于生成物的总能量,该反应为放热反应,即△H<0,由方程式可知,该反应正反应是气体的物质的量减小的反应,故正反应为熵减过程,即△S<0;
故选C;
(2)该反应正反应是放热反应,降低温度平衡向正反应移动,平衡常数增大,故答案为:增大;
(3)由图2可知,10min达平衡时甲醇的浓度变化量为0.75mol/L,所以v(CH3OH)=$\frac{0.75mol/L}{10min}$=0.075mol/(L•min),速率之比等于化学计量数之比,所以v(H2)=3v(CH3OH)=3×0.075mol/(L•min)=0.225mol/(L•min),故答案为:0.225;
(4)使n(CH3OH)/n(CO2)增大,改变条件使平衡向正反应移动,但只增大二氧化碳的浓度会使该比值减小.
A.升高温度,平衡向逆反应移动,n(CH3OH)/n(CO2)减小,故A错误;
B.加入催化剂,平衡不移动,n(CH3OH)/n(CO2)不变,故B错误;
C.将H2O(g)从体系中分离,平衡向正反应移动,n(CH3OH)/n(CO2)增大,故C正确;
D.再充入1mol CO2和3mol H2,等效为增大压强,平衡正反应移动,平衡时n(CH3OH)/n(CO2)增大,故D正确;
E.充入He(g),反应混合物的浓度不变,变化不移动,n(CH3OH)/n(CO2)不变,故E错误;
故选CD.

点评 本题考查平衡图象、化学平衡有关计算、反应速率、化学平衡的影响因素等,难度不大,注意基础知识的理解掌握,(4)中只增大二氧化碳的浓度会使该比值减小,可以借助平衡常数分析理解.

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