Question

（14分）CO₂可轉化成有機物實現碳循環。

（1）在體積為1 L的密閉容器中，充入1 mol CO₂和3 mol H₂，一定條件下發生反應： CO₂(g)+3H₂(g)CH₃OH(g)+H₂O(g)  ΔH=－49.0 mol·L^-1， 測得CO₂和CH₃OH(g)的濃度隨時間變化如圖所示。

①從0 min到10 min，v(H₂)=     mol·(L·min)^-1。

②能說明上述反應達到平衡狀態的是    （選填編號）。 

A．反應中CO₂與CH₃OH的物質的量濃度之比為1︰1（即圖中交叉點）

B．容器內氣體的壓強不隨時間的變化而變化

C．單位時間內每消耗3 mol H₂，同時生成1 mol H₂O

D．CO₂的體積分數在混合氣體中保持不變

③下列措施中能使n (CH₃OH)/n (CO₂)增大的是      （選填編號）。

       A．將H₂O(g)從體系中分離                       B．恒溫恒容充入He

C．恒溫恒壓充入He          D．恒溫恒容再充入1 mol CO₂和3 mol H₂

（2）據報道，一定條件下由二氧化碳和氫氣合成二甲醚已成為現實。

2CO₂(g)+6H₂(g) CH₃OCH₃(g)+3H₂O(g) 

在一定壓強下，測得反應的實驗數據如下表。

分析表中數據回答下列問題：

①反應的溫度升高，K值     （填“增大”、“減小”或“不變”）。

②提高氫碳比[n（H₂）/n（CO₂）], K值     （填“增大”、“減小”或“不變”）。

（3）800℃時，C(s)＋CO₂(g)2CO(g)的平衡常數K＝1.64，相同條件下測得c(CO)＝0.20 mol·L^－1、c(CO₂)＝0.05 mol·L^－1，此時反應向  （填“正”或“逆”）方向進行。

（4）在密閉容器中通入1mol H₂和1mol CO₂發生H₂(g)+CO₂(g) CO(g)+H₂O(g)  △H> 0反應，當反應達到平衡后，在其他條件不變時，若升高溫度，請在下圖中畫出正(v_正)、逆(v_逆)反應速率隨時間t變化的示意圖。

 

Answer 1

【答案】

（1）①0.225   ②BD     ③AD      （2）減小    不變

（3）正     (4)

【解析】（1）①根據圖像可知甲醇的物質的量濃度是0.75mol/L，所以由方程式可知消耗氫氣的物質的量濃度是0.75mol/L×3＝2.25mol/L。所以氫氣反應速率為。

②在一定條件下，當可逆反應的正反應速率和逆反應速率相等時（但不為0），反應體系中各種物質的濃度或含量不再發生變化的狀態，稱為化學平衡狀態，所以選項D正確。濃度不再發生變化，但物質之間但濃度不一定相等，A不正確。由于反應前后體積是變化的，所以壓強也是變化的，因此當容器內氣體的壓強不隨時間的變化而變化時，反應即達到平衡狀態。選項C中反應速率的方向是相同的，所以不能說明。

③將H₂O(g)從體系中分離，平衡向正反應方向移動，所以n (CH₃OH)/n (CO₂)增大，A正確。恒溫恒容充入He，物質的濃度不變，平衡不移動，n (CH₃OH)/n (CO₂)不變，B不正確。恒溫恒壓充入He，則容器容積必然增大，平衡向逆反應方向移動，C不正確。選項D相當于增大壓強，平衡向正反應方向移動，正確。所以答案選AD。

（2）①根據表中數據可知，溫度越高CO₂的轉化率越低，說明升高溫度，平衡向逆反應方向越低，即正反應是放熱反應。所以溫度升高，平衡常數減小。

②平衡常數只與溫度有關，所以高氫碳比[n（H₂）/n（CO₂）], K值是不變的。

（3）因為此時＜1.64，所以反應向正反應方向移動。

（4）因為反應是吸熱反應，所以升高溫度，正逆反應速率均增大，但正反應速率增大的程度大于逆反應速率的程度，所以平衡向正反應方向移動。