题目内容
【题目】科学家研究出一种以天然气为燃料的“燃烧前捕获系统”,其简单流程如图所示部分(条件及物质未标出).
（1）工业上可用H2和CO2制备甲醇,其反应为：CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g),某温度下,将1mol CO2和3mol H2充入体积不变的2L密闭容器中，发生上述反应，测得不同时刻反应前后的压强关系如表：
时间/h | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 |
p后/p前 | 0. 90 | 0. 85 | 0. 83 | 0. 81 | 0. 80 | 0. 80 |
①用H2表示前2h平均反应速率v(H2)=___.
②该温度下CO2的平衡转化率为___.
（2）在300℃、8MPa下，将二氧化碳和氢气按物质的量之比为1:3通入一恒压密闭容器中发生(1)中反应，达到平衡时，测得二氧化碳的平衡转化率为50%，则该反应条件下的平衡常数Kp=______________(用平衡分压代替平衡浓度计算,分压=总压×物质的量分数).
（3）—定温度和压强下，在2 L的恒容密闭容器中合成氨气:N2(g)+3H2(g)
2NH3(g) △H=-92. 4 kJ mol-1。在反应过程中反应物和生成物的物质的量随时间的变化如图所示。
①在10～20 min内，NH3浓度变化的原因可能是_______。
A. 加入催化剂 B. 缩小容器体积 C. 降低温度 D. 增加NH3的物质的量
② 20 min达到第一次平衡，在反应进行至25 min时，曲线发生变化的原因是____________，35min达到第二次平衡，则平衡的平衡常数K1______K2（填“>”“<”或“ = ”）
【答案】0. 225mol/（Lh） 40% 
AB 移走 0. 1 molNH3 =
【解析】
（1）①建立三段式，先依据
=
计算各物质的变化量，再计算氢气的反应速率；
②建立三段式，先依据=计算各物质的变化量，再计算二氧化碳转化率；
（2）建立三段式，先依据=计算各物质的变化量，再计算各物质的物质的量分数，最后计算平衡分压常数；
（3）①由图象可知各组分物质的量变化增加，且10min时变化是连续的，说明10min时改变条件，使正、逆反应速率均增大；
②由图象可知，第25分钟，NH3的物质的量减少0. 1 mol；平衡常数随温度变化，温度不变此时平衡常数K将不变。
（1）①设2h时CO2的消耗量为x，依题意建立如下三段式：
CO2(g)+3H2(g) 
CH3OH(g)+H2O(g),
起（mol） 1 3 0 0
变（mol） x 3x x x
平（mol） 1—x 3—3x x x
由=可得，
=
，x=0.3mol，则前2h平均反应速率v(H2)=
0. 225mol/（Lh），故答案为：0. 225mol/（Lh）；
②由题给表格数据可知5h时，反应达到平衡，该温度下CO2的平衡转化率为a，依题意建立如下三段式：
CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g),
起（mol） 1 3 0 0
变（mol） a 3a a a
平（mol） 1—a 3—3a a a
由=可得，
=
，x=0.4mol，则CO2的平衡转化率为
×100%=40%，故答案为：40%；
（2）设起始二氧化碳和氢气的物质的量分别为1mol和3mol，依题意建立如下三段式：
CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g),
起（mol） 1 3 0 0
变（mol） 0.5 1.5 0.5 0.5
平（mol） 0.5 1.5 0.5 0.5
平衡时二氧化碳、甲醇和水的物质的量分数为
，平衡分压为×8MPa，氢气的的物质的量分数为
，平衡分压为×8MPa，则Kp=
=，故答案为：；
（3）①由图象可知各组分物质的量变化增加，且10min时变化是连续的，说明10min时改变条件，使正、逆反应速率均增大。
A、使用催化剂，正、逆反应速率增大，故正确；
B、缩小容器体积，相当于增大压强，正、逆反应速率均增大，故正确；
C、降低温度，反应速率减小，故错误；
D、增加NH3物质的量，10min时NH3物质的量应偏离变化点，故错误；
AB正确，故答案为：AB；
②由图象可知，第25分钟，NH3的物质的量减少0. 1 mol，而H2、N2的物质的量不变，说明应是分离出0. 1 mol NH3；当反应进行到时35-40min，各物质的量不变，说明反应达到第二次平衡状态，平衡常数只受温度影响，温度不变，平衡常数不变，故答案为：移走0.1molNH3；=。
