题目内容
【题目】如何降低大气中CO2的含量及有效地开发利用CO2引起了全世界的普遍重视．目前工业上有一种方法是用CO2来生产燃料甲醇．为探究该反应原理，进行如下实验：在容积为1L的密闭容器中，充入1mol CO2和3mol H2，在500℃下发生发应，CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)。实验测得CO2和CH3OH(g)的物质的量（n）随时间变化如下图1所示：
（1）从反应开始到平衡，氢气的平均反应速率υ（H2）＝___。500℃达平衡时，CH3OH(g)的体积分数为___，图2是改变温度时化学反应速率随时间变化的示意图，则该反应的正反应为___反应（填“放热”或“吸热”）。
（2）下列措施中不能使CO2的转化率增大的是___。
A．在原容器中再充入1molH2 B．在原容器中再充入1molCO2
C．缩小容器的容积 D．使用更有效的催化剂
E．将水蒸气从体系中分离出
（3）下列措施能使n(CH3OH)/n(CO2)增大的是___。
A．升高温度 B．恒容充入1molHe
C．将水蒸气从体系中分离出 D．缩小容器容积，增大压强
E．恒压充入1molHe
【答案】0.225mol/（Lmin） 30% 放热 BD CD
【解析】
（1）由图可知，10min到达平衡，平衡时甲醇的浓度变化为0.75mol/L，由方程式可知氢气的浓度变化等于甲醇的浓度变化量的3倍为2.25mol/L，据此计算；先根据浓度变化计算平衡时各物质的浓度，CH3OH的体积分数等于甲醇的物质的量浓度与总物质的量浓度之比；根据升高温度平衡向吸热反应方向移动判断；
（2）要提高CO2的转化率，应使平衡向正反应方向移动，根据平衡移动原理结合选项判断；
（3）要使n（CH3OH）/n（CO2）增大，应使平衡向正反应方向移动。
（1）由图可知，10min到达平衡，平衡时甲醇的浓度变化为0.75mol/L，由方程式CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)可知，氢气的浓度变化等于甲醇的浓度变化量的3倍为0.75mol/L×3=2.25mol/L，故υ(H2)=
=0.225mol/(Lmin)；
开始时c(CO2)=1mol/L、c(H2)=3mol/L，平衡时c(CO2)= 0.25 mol/L，c(CH3OH)=c(H2O)= 0.75 mol/L，则c(H2)=3mol/L0.75mol/L×3=0.75mol/L，CH3OH的体积分数等于甲醇的物质的量浓度与总物质的量浓度之比，所以甲醇的体积分数=
×100%=30%；根据图象知，升高温度，逆反应速率大于正反应速率，平衡向逆反应方向移动，逆反应是吸热反应，则正反应是放热反应；
故答案为：0.225 mol/(Lmin)；30%；放热；
（2） A. 在原容器中再充入1molH2，平衡向正反应方向移动，CO2的转化率增大，A项不选；
B. 在原容器中再充入1molCO2，平衡虽然向正反应方向移动，但CO2的转化率反而减小，B项选；
C. 缩小容器的容积即增大压强，平衡向正反应方向移动，CO2的转化率增大，C项不选；
D. 使用更有效的催化剂，平衡不移动，CO2的转化率不变，D项选；
E. 将水蒸气从体系中分离出，平衡向正反应方向移动，CO2的转化率增大，E项不选；
故答案为：BD；
（3）要使n(CH3OH)/n(CO2)增大，应使平衡向正反应方向移动，
A. 因正反应放热，则升高温度，平衡向逆反应方向移动，n(CH3OH)/n(CO2)减小，A项不符合题意；
B. 恒容充入1molHe，使体系压强增大，但对反应物质来说，浓度没有变化，平衡不移动， n(CH3OH)/n(CO2)不变，B项不符合题意；
C. 将水蒸气从体系中分离出，平衡向正反应方向移动， n(CH3OH)/n(CO2)增大，C项符合题意；
D. 缩小容器容积，增大压强，平衡向正反应方向移动，则n(CH3OH)/n(CO2)增大，D项符合题意；
E. 恒压充入1molHe，容器体积增大，即减压，则平衡向逆反应方向移动，则n(CH3OH)/n(CO2)减小，E项不符合题意；
故答案为：CD。
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