Question

（12分）由于温室效应和资源短缺等问题，如何降低大气中的CO₂含量并加以开发利用，引起了各国的普遍重视。目前工业上有一种方法是用CO₂生产燃料甲醇。一定条件下发生反应：CO₂(g)+3H₂(g)CH₃OH(g)+H₂O(g)，图1表示该反应进行过程中能量(单位为kJ·mol^—1)的变化。

  

图1                               图2

（1）写出该反应的热化学方程式                                         。

（2）关于该反应的下列说法中，正确的是           。

A．△H>0，△S>0                 B．△H>0，△S<0

C．△H<0，△S<0                 D．△H<0，△S>0

（3）该反应的平衡常数K的表达式为：                。

（4）温度降低，平衡常数K            （填“增大”、 “不变”或“减小”）。

（5）为探究反应原理，现进行如下实验：在体积为1 L的密闭容器中，充入1 molCO₂和3 molH₂，测得CO₂和CH₃OH(g)的浓度随时间变化如图2所示。从反应开始到平衡，用氢气浓度变化表示的平均反应速率v (H₂)=                      。

（6）下列措施中能使n(CH₃OH)/n(CO₂)增大的有            。

A．升高温度                      B．加入催化剂

C．将H₂O(g)从体系中分离          D．充入He(g)，使体系总压强增大

Answer

（1）CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)   △H＝－（n-m）kJ•mol‾1  （2）C

（3）c(CH3OH)·c(H2O)/c(CO2)·c(H2)3   （4）增大 （5）0.225mol/（L.min）  （6）C

【解析】

试题分析：（1）根据图1可知反应过程中的能量变化为n-m，所以热化学方程式为：CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)   △H＝-(n-m) kJ•mol‾1。

（2）根据反应方程式可知反应是放热反应，所以△H<0，反应后的物质比反应前的物质少，所以混乱度减小，△S<0。因此选C。

（3）K=

（4）降低温度，平衡正向移动，K值增大。

（5）根据图2可知v (CO2)=，所以v (H2)=0.225 mol/(L.min)。

（6）升高温度平衡逆向移动，n(CH3OH)/n(CO2)减小，加催化剂，平衡不移动，n(CH3OH)/n(CO2)不变，将H2O(g)从体系中分离，平衡正向移动，n(CH3OH)/n(CO2)增大，充入He(g)，使体系总压强增大，平衡不移动，n(CH3OH)/n(CO2)不变。

考点：化学平衡移动