Question

如何降低大氣中CO₂的含量及有效地開(kāi)發(fā)利用CO₂是當(dāng)前科學(xué)家研究的重要課題．
（1）科學(xué)家用H₂和CO₂生產(chǎn)甲醇燃料．為探究該反應(yīng)原理，進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn)：某溫度下，在容積為2L的密閉容器中充入1mol CO₂和3.25mol H₂，在一定條件下反應(yīng)，測(cè)得CO₂、CH₃OH（g）和H₂O（g）的物質(zhì)的量（n）隨時(shí)間的變化關(guān)系如圖所示．
①?gòu)姆磻?yīng)開(kāi)始到3min時(shí)，氫氣的平均反應(yīng)速率v（H₂）=

 

．
②下列措施中一定能使CO₂的轉(zhuǎn)化率增大的是

 

．
A．在原容器中再充入1mol CO₂        B．在原容器中再充入1mol H₂
C．在原容器中充入1mol He           D．使用更有效的催化劑
E．縮小容器的容積                  F．將水蒸氣從體系中分離出
（2）科學(xué)家還利用氫氣在一定條件下與二氧化碳反應(yīng)生成乙醇燃料，其熱化學(xué)反應(yīng)方程式為2CO₂（g）+6H₂（g）?CH₃CH₂OH（g）+3H₂O（g）△H=a kJ?mol^-1，在一定壓強(qiáng)下，測(cè)得該反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如下表所示．請(qǐng)根據(jù)表中數(shù)據(jù)回答下列問(wèn)題．

溫度（K） CO2轉(zhuǎn)化率/（%） n(H2) n(CO2)	500	600	700	800
1.5	45	33	20	12
2	60	43	28	15
3	83	62	37	22

①上述反應(yīng)的a

 

0（填“大于”或“小于”）．
②恒溫下，向反應(yīng)體系中加入固體催化劑，則反應(yīng)產(chǎn)生的熱量

 

（填“增大”、“減小”或“不變”）．
③增大

n(H2)

n(CO2)

的值，則生成乙醇的物質(zhì)的量

 

（填“增大”、“減小”、“不變”或“不能確定”）．

Answer 1

考點(diǎn)：物質(zhì)的量或濃度隨時(shí)間的變化曲線(xiàn),化學(xué)平衡的影響因素

專(zhuān)題：化學(xué)平衡專(zhuān)題

分析：（1）①根據(jù)題目?jī)?nèi)容可知，該工業(yè)方法制取甲醇為二氧化碳與氫氣反應(yīng)生成甲醇和水；根據(jù)三段式計(jì)算出反應(yīng)混合物各組分的濃度變化量、平衡時(shí)的濃度，根據(jù)v=

△c

△t

計(jì)算出v（H₂）；
②CO₂的轉(zhuǎn)化率增大，平衡正向移動(dòng)，根據(jù)影響平衡移動(dòng)的外界因素可以作判斷；
（2）①依據(jù)圖表數(shù)據(jù)分析二氧化碳轉(zhuǎn)化率隨溫度升高減小，結(jié)合平衡移動(dòng)原理得到反應(yīng)能量變化；
②催化劑對(duì)化學(xué)平衡沒(méi)有影響，所以加入催化劑，平衡不移動(dòng)，反應(yīng)反應(yīng)熱不變；
③氫氣和二氧化碳物質(zhì)的量比值增大，可以是增加氫氣，也可能為減小二氧化碳，所以二氧化碳轉(zhuǎn)化率增大，但生成的乙醇的物質(zhì)的量不一定增大或減�。�

解答： 解：（1）①該工業(yè)方法制取甲醇原理為二氧化碳與氫氣反應(yīng)生成甲醇和水，反應(yīng)方程式為CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃OH（g）+H₂O（g），
               CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃OH（g）+H₂O（g）
開(kāi)始（mol）：1       3.25           0          0
變化（mol）：0.5      1.5           0.5       0.5
3min時(shí)（mol）：0.5     1.75           0.5       0.5
從反應(yīng)開(kāi)始到平衡，氫氣的平均反應(yīng)速率v（H₂）=

1.5mol 2L

3min

=0.25mol/（L．min）
故答案為：0.25 mol?L^-1?min^-1；
②CO₂的轉(zhuǎn)化率增大，平衡正向移動(dòng)，根據(jù)影響平衡移動(dòng)的外界因素可以作判斷；
A．在原容器中再充入1mol CO₂，CO₂的總物質(zhì)的量在增加，雖然平衡在正向移動(dòng)，根據(jù)勒夏特列原理可知，CO₂的轉(zhuǎn)化率減小，幫A錯(cuò)誤；
B．在原容器中再充入1mol H₂，平衡正向移動(dòng)，CO₂的轉(zhuǎn)化率增大，故B正確；
C．在原容器中充入1mol He，體積沒(méi)有變化，各成分濃度不變，平衡不移動(dòng)，故C錯(cuò)誤； 
D．使用更有效的催化劑，對(duì)化學(xué)平衡的移動(dòng)沒(méi)有影響，故D錯(cuò)誤；    
E．縮小容器的容積，相當(dāng)于加壓，由于該反應(yīng)是氣體體積減小的反應(yīng)，所以平衡正向移動(dòng)，CO₂的轉(zhuǎn)化率增大，故E正確；  
F．將水蒸氣從體系中分離出，減小生成物濃度，平衡正向移動(dòng)，CO₂的轉(zhuǎn)化率增大，故F正確；
故答案選：BEF；
（2）①由圖表分析判斷，隨溫度升高，二氧化碳轉(zhuǎn)化率減小，說(shuō)明平衡逆向進(jìn)行，逆向是吸熱反應(yīng)，正向是放熱反應(yīng)，a小于0故；故答案為：小于；
②催化劑對(duì)化學(xué)平衡沒(méi)有影響，所以加入催化劑，平衡不移動(dòng)，反應(yīng)反應(yīng)熱不變，故答案為：不變；
③氫氣和二氧化碳物質(zhì)的量比值增大，可以是增加氫氣，也可能為減小二氧化碳，所以二氧化碳轉(zhuǎn)化率增大，但生成的乙醇的物質(zhì)的量不一定增大或減小，故答案為：不能確定．

點(diǎn)評(píng)：本題主要考查了化學(xué)反應(yīng)速率的計(jì)算和影響化學(xué)平衡移動(dòng)的因素，難度不中等，解題時(shí)要注意對(duì)基本原理的理解和應(yīng)用．