Question

以CO₂ 为碳源制取低碳有机物成为国际研究焦点，现以生产乙醇为研究对象，在密闭容器中，按CO₂ 与H₂ 的物质的量之比1：3进行投料，发生反应2CO₂（g）+6H₂ （g）?CH₃CH₂OH（g）+3H₂O（g）△H＜0．在5MPa下测得不同温度下平衡体系中各种物质的体积分数（V%）如图所示，下列说法正确的是（　　）

• A、表示CH₃CH₂OH组分的曲线是Ⅳ
• B、图中曲线交点a对应的CO₂转化率为40%
• C、图中曲线交点a、b对应的上述反应平衡常数：K_a＞K_b
• D、若甲乙两个密闭容器起始是的容积，温度及投料方式均相同，甲：恒温恒压，乙：恒温恒容，反应达平衡时CH₃CH₂OH产率：甲＜乙

Answer 1

考点：体积百分含量随温度、压强变化曲线

专题：

分析：反应为放热反应，升高温度平衡向吸热反应方向移动，即向逆反应移动，平衡时CO₂与H₂的含量增大，开始CO₂ 与H₂ 的物质的量之比1：3进行，平衡时H₂的含量是CO₂的含量三倍，平衡时H₂的含量比二氧化碳高；平衡时CH₃CH₂OH与H₂O的含量降低，CH₃CH₂OH与H₂O按1：3反应，平衡时H₂O的含量是CH₃CH₂OH含量的三倍，平衡时H₂O的含量高；A、反应为放热反应，升高温度平衡向逆反应方向移动，则升高温度CH₃CH₂OH含量减小，平衡时H₂O的含量是CH₃CH₂OH含量的三倍；
B、图中曲线交点a为曲线ⅡH₂曲线ⅢH₂O平衡时相等，根据2CO₂（g）+6H₂ （g）?CH₃CH₂OH（g）+3H₂O（g）计算；
C、因为平衡常数仅与温度有关，据此判断；
D、根据2CO₂（g）+6H₂ （g）?CH₃CH₂OH（g）+3H₂O（g），随着反应进行，体积减小，所以甲：恒温恒压，乙：恒温恒容，甲相对于乙在减小体积即增大压强，平衡向正反应方向移动，所以反应达平衡时CH₃CH₂OH产率：甲＞乙．

解答： 解：该反应为放热反应，升高温度平衡向逆反应移动，平衡时CO₂与H₂的含量增大，CH₃CH₂OH与H₂O的含量降低．开始CO₂ 与H₂ 的物质的量之比1：3进行，平衡时H₂的含量是CO₂的含量三倍；CH₃CH₂OH与H₂O按1：3反应，平衡时H₂O的含量是CH₃CH₂OH含量的三倍．
曲线Ⅰ、曲线Ⅱ随温度升高含量增大，且曲线Ⅰ的含量高，所以曲线Ⅰ表示CO₂CH₃CH₂OH、曲线Ⅱ表示H₂．
曲线Ⅲ、曲线Ⅳ随温度升高含量减小，且曲线Ⅲ的含量高，所以曲线Ⅲ表示H₂O、曲线Ⅳ表示CH₃CH₂OH．
A、反应为放热反应，升高温度平衡向逆反应方向移动，则升高温度CH₃CH₂OH含量减小，CO₂与H₂的含量升高，平衡时H₂O的含量是CH₃CH₂OH含量的三倍，符合条件的曲线为Ⅳ，故A正确；
B、图中曲线交点a为曲线ⅡH₂曲线ⅢH₂O平衡时相等，根据2CO₂（g）+6H₂ （g）?CH₃CH₂OH（g）+3H₂O（g），则说明氢气转化

2

3

剩余

1

3

，生成水

1

3

，又CO₂ 与H₂ 的物质的量之比1：3进行投料，所以CO₂转化率也为

2

3

，故B错误；
C、因为平衡常数仅与温度有关，该反应为放热反应，升高温度平衡向逆反应移动，所以温度越低，K越大，所以K_a＜K_b，故C错误；
D、根据2CO₂（g）+6H₂ （g）?CH₃CH₂OH（g）+3H₂O（g），随着反应进行，体积减小，所以甲：恒温恒压，乙：恒温恒容，甲相对于乙在减小体积即增大压强，平衡向正反应方向移动，所以反应达平衡时CH₃CH₂OH产率：甲＞乙，故D错误；
故选：A．

点评：本题考查平衡移动原理、转化率的计算、平衡常数的判断等，难度中等，注意判断曲线表示哪一物质的体积分数是关键，侧重考查学生对图象的分析与平衡移动的理解，难度较大．