Question

火力發(fā)電廠釋放出大量二氧化碳，對燃煤廢氣進行脫碳等處理，可實現(xiàn)綠色環(huán)保、節(jié)能減排、廢物利用等目的。將CO₂轉(zhuǎn)化為甲醇是一種新型脫碳技術(shù)，其反應(yīng)為CO₂(g)＋3H₂(g)CH₃OH(g)＋H₂O(g)　ΔH。

(1)取五份等體積的CO₂和H₂的混合氣體(物質(zhì)的量之比均為1∶3)，分別加入溫度不同、容積相同的恒容密閉容器中，發(fā)生上述反應(yīng)，反應(yīng)相同時間后，測得甲醇的體積分數(shù)φ(CH₃OH)與反應(yīng)溫度T的關(guān)系曲線如圖Ⅰ所示，則上述CO₂轉(zhuǎn)化為甲醇的反應(yīng)的ΔH________0(填“>”、“<”或“＝”)。

(2)如圖Ⅱ是在恒溫密閉容器中，壓強為p₁時H₂的體積分數(shù)隨時間t的變化曲線，請在圖中畫出該反應(yīng)在p₂(p₂>p₁)時H₂的 體積分數(shù)隨時間t的變化曲線。

(3)在一恒溫恒容密閉容器中充入1 mol CO₂和3 mol H₂，進行上述反應(yīng)。測得CO₂和CH₃OH(g)的物質(zhì)的量濃度隨時間的變化如圖Ⅲ所示。

則0～10 min內(nèi)，氫氣的平均反應(yīng)速率為________；該溫度下，反應(yīng)的平衡常數(shù)為________(保留三位有效數(shù)字)；10 min后，向該容器中再充入1 mol CO₂和3 mol H₂，則再次達到平衡時CH₃OH(g)的體積分數(shù)________(填“增大”、“減小”或“不變”)。

Answer 1

解析　(1)反應(yīng)達到平衡后，升高溫度，甲醇的體積分數(shù)減小，說明正反應(yīng)是放熱反應(yīng)，ΔH<0。(2)在恒溫密閉容器中，CO₂(g)＋3H₂(g)CH₃OH(g)＋H₂O(g)是氣體總體積減小的反應(yīng)，加壓平衡向正反應(yīng)方向移動，氫氣的體積分數(shù)減小，p₂下達到平衡所需的時間也比p₁短，據(jù)此可畫出相應(yīng)曲線。(3)0～10 min內(nèi)，氫氣的平均反應(yīng)速率為v(H₂)＝3v(CO₂)＝3×＝0.255 mol·L^－1·min^－1；該溫度下，反應(yīng)的平衡常數(shù)K＝＝＝5.33；反應(yīng)達到平衡后，向該容器中再充入1 mol CO₂和3 mol H₂，相當于增大壓強，平衡向正反應(yīng)方向移動，甲醇的體積分數(shù)增大。

答案　(1)<　(2)

(3)0.225 mol·L^－1·min^－1　5.33　增大