Question

15．工业设计用CO₂来生产燃料甲醇，既减少二氧化碳气体，又得到了宝贵的能源物质．为了探究反应原理，先进行如下实验：在体积为1L的恒容密闭容器中，充入1mol CO₂和3mol H₂，在某温度下发生反应：CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃OH（g）+H₂O（g）；△H=-49.0kJ/mol．测得CO₂和CH₃OH（g）的浓度随时间变化如图所示．
从反应开始到平衡，H₂的平均反应速率=0.225mol/（L•min）^-1；CO₂的平衡转化率=75%，平衡时放出的热量小于49.0kJ（填“大于”“小于”或“等于”）

Answer 1

分析 根据v=$\frac{△c}{△t}$计算v（CH₃OH），再根据速率之比等于其化学计量数之比计算v（H₂）；
由图可知，CO₂的起始浓度为1mol/L、平衡时浓度为0.25mol/L，则△c（CO₂）=1mol/L-0.25mol/L=0.75mol/L，二氧化碳的转化率=$\frac{C{O}_{2}浓度变化量}{C{O}_{2}起始浓度}$×100%；
由热化学方程式可知，有1mol甲醇生成时放出的热量为49kJ，再根据反应生成甲醇的物质的量判断．

解答 解：由图可知，平衡时甲醇的浓度为0.75mol/L，则v（CH₃OH）=$\frac{0.75mol/L}{10min}$=0.075mol/（L．min），速率之比等于其化学计量数之比，则v（H₂）=3v（CH₃OH）=0.225mol/（L．min）；
由图可知，CO₂的起始浓度为1mol/L、平衡时浓度为0.25mol/L，则△c（CO₂）=1mol/L-0.25mol/L=0.75mol/L，二氧化碳的转化率=$\frac{0.75mol/L}{1mol/L}$×100%=75%；
由热化学方程式可知，有1mol甲醇生成时放出的热量为49kJ，反应中生成甲醇为0.75mol/L×1L=0.75mol＜1mol，故放出的热量小于49kJ，
故答案为：0.225；75%；小于．

点评 本题考查化学平衡的有关计算，比较基础，有利于基础知识的巩固．