Question

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），该反应的能量变化如图所示：
（1）上述反应平衡常数K的表达式为

 

，温度降低，平衡常数K

 

（填“增大”、“不变”或“减小”）．
（2）在体积为2L的密闭容器中，充入1mol CO₂和3mol H₂，测得CO₂的物质的量随时间变化如下表所示．从反应开始到5min末，用氢气浓度变化表示的平均反应速率v（H₂）=

 

．

t/min	0	2	5	10	15
n（CO2）/mol	1	0.75	0.5	0.25	0.25

（3）要想提高H₂利用率以下操作可行的是

 

（填写字母序号）
a．增加反应体系压强b、提高反应温度c、增加CO₂配比d、降低反应温度e、选择适当的催化剂f、增加H₂比．

Answer 1

考点：化学平衡的影响因素,反应速率的定量表示方法

专题：化学平衡专题

分析：（1）依据化学平衡和平衡常数概念书写表达式，图象分析反应是放热反应，温度降低，平衡正向进行；
（2）依据化学反应速率△V=

△c

△t

计算二氧化碳表示的反应速率，结合反应速率之比等于化学方程式计量数之比计算氢气反应速率；
（3）依据影响化学反应速率因素，平衡影响因素的理解，移动原理的分析判断．

解答： 解：（1）CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃OH（g）+H₂O（g）平衡常数表达式=

[H2O]?[CH3OH]

[H2]3?[CO2]

，由图象可知反应是放热反应，温度降低，平衡正向进行，平衡常数增大，
故答案为：

[H2O]?[CH3OH]

[H2]3?[CO2]

；增大；
（2）图表数据分析计算二氧化碳化学反应速率△V=

△c

△t

=

0.5mol/L-0.25mol/L

5min

=0.05mol/（L?min），v（H₂）=3v（CO₂）=3×0.1mol/（L?min）=0.15mol/（L?min）；
故答案为：0.15mol/（L?min）；
（3）依据影响化学反应速率因素，平衡影响因素的理解，移动原理的分析判断；下列条件能使上述反应速率增大，且平衡向正反应方向移动的；
a．增大压强反应向气体体积减小的正向移动，氢气转化率增大，故a正确；
b．反应是放热反应，适当升高温度，反应速率增大，平衡逆向进行，氢气转化率减小，故b错误；
c、增大CO₂配比，平衡正向移动，氢气转化率增大，故c正确；
d、降低温度时，平衡向放热的正向移动，氢气转化率增大，故d正确；
e．选择适当的催化剂，反应速率增大，平衡不动，氢气转化率不变，故e错误；
f．保持容器的容积不变，再充入H₂，平衡正向进行，但氢气转化率降低，故f错误；
故答案为：acd．

点评：本题考查了化学反应速率，化学平衡常数及转化率相关问题，题目难度中等．