如何降低大气中CO2的含量及有效利用CO2.目前已引起各国普遍重视．(1)工业上有一种方法是用CO2来生产燃料甲醇．为探究反应原理.现进行如下实验.在体积为1L的密闭容器中.充入1mol CO2和3mol H2.在500℃下发生反应:CO2(g)+3H2(g)催化剂加热.加压 CH3OH(g)+H2O(g)．实验测得CO2(g)和CH3OH(g)的� 题目和参考答案——青夏教育精英家教网—

题目内容

如何降低大气中CO₂的含量及有效利用CO₂，目前已引起各国普遍重视．

（1）工业上有一种方法是用CO₂来生产燃料甲醇．为探究反应原理，现进行如下实验，在体积为1L的密闭容器中，充入1mol CO₂和3mol H₂，在500℃下发生反应：
CO₂（g）+3H₂（g）

催化剂

加热、加压

CH₃OH（g）+H₂O（g）．实验测得CO₂（g）和CH₃OH（g）的浓度随时间变化如图1所示．
①从反应开始到平衡，氢气的平均反应速率v（H₂）=

；
②图2是改变温度时H₂的化学反应速率随时间变化的示意图，则该反应的正反应是

热（填“吸”或“放”）反应．
③该反应的平衡常数K为

（保留两位小数）．若提高温度到800℃进行，达平衡时，K值

（填“增大”、“减小”或“不变”），
④500℃达平衡时，CH₃OH的体积分数ω为

．
（2）一定条件下的密闭容器中，反应3H₂（g）+3CO（g）?CH₃OCH₃（g）+CO₂ （g）△H=-246.4kJ?mol^-1达到平衡时，要提高CO的转化率，可以采取的措施是

（填字母代号）．
A．高温高压 B．加入催化剂 C．减少CO₂的浓度 D．增加CO的浓度 E．分离出二甲醚
（3）已知反应②2CH₃OH（g）?CH₃OCH₃（g）+H₂O（g）在某温度下的平衡常数K=400．此温度下，在密闭容器中加入CH₃OH，反应到某时刻测得各组分的浓度如下：

物质	CH₃OH	CH₃OCH₃	H₂O
c/mol?L^-1	0.44	0.60	0.60

此时，v （正）

v （逆）（填“＞”、“＜”或“=”）．

考点：化学平衡的计算,用化学平衡常数进行计算,化学平衡的影响因素,物质的量或浓度随时间的变化曲线

专题：

分析：（1）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3倍为2.25mol/L，根据v=

△c

△t

计算v（H₂）；
②由图2可知，正、逆反应速率都增大，为升高温度，且逆反应速率增大更多，反应向逆反应进行，据此判断；
③平衡常数等于生成物的浓度系数次幂之积与反应物的浓度系数次幂之积的比值；升高温度，平衡逆向移动，平衡常数减小；
④根据平衡时各组分的浓度进行计算；
（2）要提高CO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）计算此时的浓度商Qc，与化学平衡常数比较判断反应进行的方向，据此确定正、逆速率大小关系．

解答： 解：（1）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可知，氢气的浓度变化等于甲醇的浓度变化量为0.75mol/L×3=2.25mol/L，故v（H₂）=

2.25mol/L

10min

=0.225mol．L^-1．min^-1，故答案为：0.225mol．L^-1．min^-1；
②由图2可知，正、逆反应速率都增大，为升高温度，且逆反应速率增大更多，反应向逆反应进行，故正反应为放热反应，故答案为：放；
③②由①可知平衡时各组分的浓度，所以k=

c(CH3OH)c(H2O)

c(CO2)c3(H2)

0.75×0.75

0.25×0.753

=5.33，升高温度，平衡逆向移动，平衡常数减小，故答案为：5.33；减小；
④由①可知平衡时各组分的浓度，所以平衡时CH₃OH的体积分数ω为

0.75

0.25+0.75+0.75+0.75

×100%=30%，故答案为：30%；
（2）A．由于反应放热，升高温度平衡向逆反应方向移动，CO转化率减小，故A错误；
B．催化剂不影响平衡移动，CO转化率不变，故B错误；
C．减少CO₂的浓度，平衡向正反应方向移动，CO的转化率增大，故C正确；
D．增加CO的浓度，CO的转化率反而减小，故D错误；
E．分离出二甲醚，平衡向正反应方向移动，CO的转化率增大，故E正确；
故答案为：CE；
（3）浓度商Qc=

0.6×0.6

0.442

=1.86＜400，故反应向正反应方向进行，正反应速率大于逆反应速率，故答案为：＞．

点评：本题考查较为综合，涉及反应速率、平衡常数、平衡移动、热化学方程式以及电化学等知识，题目难度中等，注意（3）中反应速率的判断．