Question

【題目】以CO2為碳源制取低碳有機(jī)物成為國際研究焦點(diǎn)，下面為CO2加氫制取乙醇的反應(yīng)：2CO2(g)+6H2(g)CH3CH2OH(g)+3H2O(g)△H=- QkJ/mol(Q>0)，在密閉容器中，按H2與CO2的物質(zhì)的量之比為3:1進(jìn)行投料，在5MPa下測得不同溫度下平衡體系中各種物質(zhì)的體積分?jǐn)?shù)(y%)如下圖所示。

(1)表示CH3CH2OH體積分?jǐn)?shù)曲線的是_______（選填序號）；在一定溫度下反應(yīng)達(dá)到平衡的標(biāo)志是______（選填編號)

a.平衡常數(shù)K不再增大

b.CO2的轉(zhuǎn)化率不再增大

c.混合氣體的平均相對分子質(zhì)量不再改變　

d.反應(yīng)物不再轉(zhuǎn)化為生成物

(2)其他條件恒定，如果想提高CO2的反應(yīng)速率，可以采取的反應(yīng)條件是_______(選填編號)；達(dá)到平衡后，能提高H2轉(zhuǎn)化率的操作是_______(選填編號)

a.降低溫度 b.充入更多的H2 c.移去乙醇 d.增大容器體積

(3)圖中曲線II和III的交點(diǎn)a對應(yīng)物質(zhì)的體積分?jǐn)?shù)ya=_______%

Answer 1

【答案】II bc b ac 18.75

【解析】

(1)根據(jù)反應(yīng)生成CH3CH2OH與H2O的物質(zhì)的量關(guān)系分析判斷；

達(dá)到平衡有兩個標(biāo)志：一是正、逆反應(yīng)速率相等，二是各組分的濃度不再變化，以及由其延伸的量不再變化即是平衡狀態(tài)；

(2)根據(jù)外界條件對反應(yīng)速率的影響分析判斷速率變化；提高物質(zhì)轉(zhuǎn)化率的方法是增加另一種物質(zhì)，分離出生成物，改變溫度、壓強(qiáng)使平衡正向移動；

(3)a點(diǎn)為II和III的交點(diǎn)，設(shè)此時II 表示的C2H5OH體積為V，那么III 表示的H2也為V，根據(jù)方程式中的關(guān)系求出CO2和H2O的體積，再求體積分?jǐn)?shù)。

(1)在反應(yīng)2CO2(g)+6H2(g)CH3CH2OH(g)+3H2O(g)中：每反應(yīng)消耗2molCO2，同時會生成1mol CH3CH2OH(g)，同時生成3molH2O(g)。生成的CH3CH2OH的物質(zhì)的量是水的三分之一，所以符合條件的曲線為II；

a.化學(xué)平衡常數(shù)K只與溫度有關(guān)，與是否達(dá)到平衡狀態(tài)無關(guān)，a錯誤；

b.CO2的轉(zhuǎn)化率不再增大，即反應(yīng)達(dá)到限度，反應(yīng)處于平衡狀態(tài)，b正確；

c.反應(yīng)后氣體的物質(zhì)的量減少，質(zhì)量不變，所以混合氣體的平均相對分子質(zhì)量逐漸增大，當(dāng)混合氣體的平均相對分子質(zhì)量不再改變時即是平衡狀態(tài)，c正確；

d.反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)時正、逆反應(yīng)仍在進(jìn)行，任何物質(zhì)單位時間內(nèi)的消耗量與生成物相等，物質(zhì)的濃度不變，所以不存在反應(yīng)物不再轉(zhuǎn)化為生成物的狀態(tài)，d錯誤；

故合理選項(xiàng)是bc；

(2)其他條件恒定，如果想提高CO2的反應(yīng)速率，可以采取的反應(yīng)條件是：

a.降低溫度，反應(yīng)速率減小，a錯誤；

b.補(bǔ)充H2，反應(yīng)物的濃度增大，反應(yīng)速率加快，化學(xué)平衡正向移動，b正確；

c.移去甲醇，生成物濃度減小，速率降低，平衡向正反應(yīng)移動，c錯誤；

d.增大容器體積，各反應(yīng)物的濃度減小，反應(yīng)速率降低，d錯誤；

故合理選項(xiàng)是b；

達(dá)到平衡后，可以提高反應(yīng)物H2轉(zhuǎn)化率，就是使化學(xué)平衡正向移動。

a.已知該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，降低溫度，平衡正向移動，氫氣的轉(zhuǎn)化率增大，a符合題意；

b.補(bǔ)充H2，氫氣反應(yīng)物的濃度增大，提高二氧化碳轉(zhuǎn)化率，H2轉(zhuǎn)化率減小，b不符合題意；

c.移去甲醇，生成物濃度減小，平衡向正反應(yīng)移動，H2轉(zhuǎn)化率增大，c符合題意；

d.增大容器體積，壓強(qiáng)減小，化學(xué)平衡向逆方向移動，H2的轉(zhuǎn)化率減小，d不符合題意；

故合理選項(xiàng)是ac；

(3)在該圖象中，III表示H2，IV表示CO2，I表示H2O，II表示C2H5OH。a點(diǎn)為II和III的交點(diǎn)，設(shè)此時II表示的 C2H5OH體積為V，那么III 表示的H2也為V，由于加入的H2、CO2的比是3：1，反應(yīng)也是按照3：1關(guān)系進(jìn)行，所以可知為CO2 為V，H2O為C2H5OH的三倍，則為3V，所以a對應(yīng)的體積分?jǐn)?shù)ya=×100%=18.75%。