Question

（14分）由于溫室效應(yīng)和資源短缺等問題，如何降低大氣中的CO2含量并加以開發(fā)利用，引起了各國的普遍重視。目前工業(yè)上有一種方法是用CO2生產(chǎn)燃料甲醇。一定條件下發(fā)生反應(yīng)：CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)，如下圖1表示該反應(yīng)進(jìn)行過程中能量(單位為kJ·mol－1)的變化。

（1）關(guān)于該反應(yīng)的下列說法中，正確的是 。(填字母)

A．△H>0，△S>0 B．△H>0，△S<0

C．△H<0，△S<0 D．△H<0，△S>0

（2）容積一定，下列情況不能說明該反應(yīng)一定達(dá)到平衡的是 。

A．混合氣體的平均平均相對分子質(zhì)量不變

B．混合氣體的壓強(qiáng)不變

C．單位時(shí)間內(nèi)生成3mol H—H鍵，同時(shí)生成2 mol H—O鍵

D．混合氣體中c (CO2) : c (H2) = 1 : 3

（3）溫度降低，平衡常數(shù)K (填“增大”、“不變”或“減小”)。

（4）為探究反應(yīng)原理，現(xiàn)進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn)：在體積為1L的恒容密閉容器中，充入1molCO2和3molH2，測得CO2和CH3OH (g)的濃度隨時(shí)間變化如圖2所示。從反應(yīng)開始到平衡，用H2濃度變化表示的平均反應(yīng)速率v(H2)為 mol·L－1·min－1, CO2和H2的轉(zhuǎn)化率比是 :

（5）下列措施中能使（4）題中n(CH3OH)/n(CO2)增大的 有 。(填字母)

A．升高溫度

B．加入催化劑

C．將H2O(g)從體系中分離

D．充入He(g)，使體系總壓強(qiáng)增大

E.再充入1molCO2和3molH2

（6）若在另一個(gè)密閉容器中充入1molCO2和3molH2，保持壓強(qiáng)不變,并使初始體積與題中容器體積相等，且在相同的溫度下進(jìn)行反應(yīng)，達(dá)到平衡時(shí)該容器中的CO2的體積百分?jǐn)?shù)________（4）題中的CO2的體積百分?jǐn)?shù)。(“>”或“<”或“=”，下同)

Answer 1

（1）C （2） D （3） 增大 （4）0.225 ； 1：1 （5） C E （6）<

【解析】

試題分析：（1）由圖1可知，反應(yīng)物的總能量高于生成物的總能量，該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，△H<0，由方程式可知，該反應(yīng)正反應(yīng)是氣體的物質(zhì)的量減小的反應(yīng)，正反應(yīng)為熵減過程，△S<0，選C。

（2）A.混合氣體的平均平均相對分子質(zhì)量=m/n，該反應(yīng)為物質(zhì)的量減小的可逆反應(yīng)，平均相對分子質(zhì)量不變時(shí)，說明反應(yīng)處于平衡狀態(tài)，不選；B.混合氣體的壓強(qiáng)隨反應(yīng)的進(jìn)行而減小，當(dāng)壓強(qiáng)不變時(shí)，說明反應(yīng)處于平衡狀態(tài)，不選,C.單位時(shí)間內(nèi)生成3mol H—H鍵，表示V (逆)同時(shí)生成2 mol H—O鍵，表示V (正)，且速率之比等于化學(xué)計(jì)量數(shù)之比，不選；D.混合氣體中c (CO2) : c (H2) = 1 : 3，濃度之比與平衡狀態(tài)無關(guān)，所以選D；

（3）該反應(yīng)正反應(yīng)是放熱反應(yīng)，降低溫度平衡向正反應(yīng)移動(dòng)，平衡常數(shù)增大；

（4）由圖2可知，10min達(dá)平衡時(shí)甲醇的濃度變化量為0.75mol/L，所以v（CH3OH）=0.75、10=0.075mol/（Lmin），速率之比等于化學(xué)計(jì)量數(shù)之比，所以v（H2）=3v（CH3OH）=3×0.075mol/（Lmin）=0.225mol/（Lmin）；按系數(shù)比加入各反應(yīng)物，各反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率相同，所以CO2 和氫氣的轉(zhuǎn)化率之比為1:1；

（5）A．升高溫度，平衡向逆反應(yīng)移動(dòng)，n（CH3OH）/n（CO2）減小，錯(cuò)誤；B．加入催化劑，平衡不移動(dòng)，n（CH3OH）/n（CO2）不變，B錯(cuò)誤；C．將H2O（g）從體系中分離，平衡向正反應(yīng)移動(dòng)，n（CH3OH）/n（CO2）增大，C正確；D．充入He（g），反應(yīng)混合物的濃度不變，變化不移動(dòng)，n（CH3OH）/n（CO2）不變，錯(cuò)誤；E.再充入1molCO2和3molH2，相當(dāng)于增大壓強(qiáng)，平衡正向移動(dòng)，n（CH3OH）/n（CO2）增大，選CE；

（6）（4）中是在恒容條件下建立平衡，該反應(yīng)是氣體分子數(shù)減少的可逆反應(yīng)，隨著反應(yīng)的進(jìn)行，氣體分子數(shù)減少，壓強(qiáng)降低，（6）中各物質(zhì)的起始加入量與（4）相同，最初體積也相同，在等壓條件下建立平衡，平衡后壓強(qiáng)不變，將（4）建立的平衡增大壓強(qiáng)可得（6）的平衡，而增大壓強(qiáng)，平衡正向移動(dòng)， CO2 的百分含量減小，所以達(dá)到平衡時(shí)該容器中的CO2的體積百分?jǐn)?shù)小于（4）題中的CO2的體積百分?jǐn)?shù)。

考點(diǎn)：考查化學(xué)反應(yīng)中的能量轉(zhuǎn)化，平衡狀態(tài)的判斷，化學(xué)反應(yīng)速率劑轉(zhuǎn)化率的計(jì)算等知識。