Question

【题目】当温度高于500 K时，科学家成功利用二氧化碳和氢气合成了乙醇，这在节能减排、降低碳排放方面具有重大意义。

回答下列问题：

（1）该反应的化学方程式为___________________________。

（2）在恒容密闭容器中，判断上述反应达到平衡状态的依据是___________（填序号）。

a．体系压强不再改变

b．H2的浓度不再改变

c．气体的密度不随时间改变

d．单位时间内消耗H2和CO2的物质的量之比为3∶1

（3）已知：1 g氢气完全燃烧生成液态水，放出143 kJ热量；23 g乙醇完全燃烧生成液态水和二氧化碳，放出650 kJ热量，则氢气和乙醇的燃烧热的比值为____________（要求计算出数值）。

（4）在一定压强下，测得由CO2制取CH3CH2OH的实验数据中，起始投料比、温度与CO2的转化率的关系如图所示。

根据图中数据分析：

①降低温度，平衡向________________方向移动。

②在700 K、起始投料比=1.5时，H2的转化率为______________。

③在500 K、起始投料比=2时，达到平衡后H2的浓度为a mol·L1，则达到平衡时CH3CH2OH的浓度为___________。

Answer 1

【答案】（1）2CO2+6H2C2H5OH+3H2O

（2）ab （3）0.22

（4）①正反应（或右） ②40% ③1.5a mol·L1

【解析】（1）由题给信息可得该反应的化学方程式为2CO2+6H2C2H5OH+3H2O。

（2）该反应为气体分子数减小的化学反应，当体系的压强不再改变时，反应达到平衡状态，另外氢气的浓度不再变化，也能说明反应达到平衡状态；由于在500 K时，所有物质均为气体，故在恒容状态下气体的密度恒为定值，密度不变不能说明反应达到平衡状态；根据化学方程式可知，任何单位时间内消耗H2和CO2的物质的量之比均为3∶1。

（3）由题给信息可分别写出氢气和乙醇燃烧的热化学方程式：H2(g)+O2(g)H2O(l) ΔH=286 kJ/mol 和CH3CH2OH(l)+3O2(g)2CO2(g)+3H2O(l) ΔH=1 300 kJ/mol，从而可求得氢气和乙醇的燃烧热的比值为0.22。

（4）①由图中信息可知，其他条件不变时，升高温度，CO2的转化率降低，说明平衡向逆反应方向移动，故正反应为放热反应，即降低温度，平衡将向正反应方向移动。

②700 K时，当氢气与二氧化碳的起始投料比=1.5时，由图像可知二氧化碳的转化率为20%，由化学方程式：2CO2+6H2C2H5OH+3H2O，可计算出氢气的转化率为40%。

③设起始时c(CO2)=x mol·L1，则起始时c(H2)=2x mol·L1，有

2CO2+6H2C2H5OH+3H2O

起始浓度（mol·L1）：x 2x 0 0

转化浓度（mol·L1）： 0.6x 1.8x 0.3x 0.9x

平衡浓度（mol·L1）： 0.4x 0.2x 0.3x 0.9x

0.2x=a，得x=5a，平衡时c(CH3CH2OH)=0.3x mol·L1=1.5a mol·L1。