Question

为了减少温室气体排放，目前工业上采用CO₂与H₂在催化剂作用下反应制备重要化工原料CH₃OH的工艺：CO₂(g)+3H₂(g)CH₃OH(g) +H₂O(g)。为了探究其反应原理进行如下实验，在2L恒容的密闭容器内250℃条件下，测得n(CO₂)随时间的变化情况如下表：

时间（s）	0	1	2	3	4	5
n(CO2)(mol)	0.40	0.35	0.31	0.30	0.30	0.30

根据题目回答下列问题：

（1）0～3 s内用H₂表示的平均反应速率是____________；

（2）平衡时CO₂的转化率是____________。

（3）能说明反应已达平衡状态的是____________。

A.υ(H₂)=3υ(CO₂)                        B.容器内压强保持不变    

C.υ_逆(CO₂)=υ_正(CH₃OH)                  D.容器内密度保持不变

（4）一定能使该反应的反应速率增大的措施有 _________。

A.及时分离出产物

B.适当降低温度   

C.其他条件不变，增大CO₂浓度

Answer

（1） 0.05mol·L－1·S－1 （2） 25%  （3）B C （4）C 

【解析】

试题分析：（1）由表可以看出0～3 s内，二氧化碳的浓度变化减少了

（0.40-0.30）/2=0.05mol，根据CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g) +H2O(g)可以知道，v（H2）=3v(CO2)=3×0.05/3mol·L－1·S－1=0.05mol·L－1·S－1,（2）平衡时CO2的转化率为：0.10/0.40×100%=25%；（3）对于CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g) +H2O(g)这个反应来说，当容器内压强保持不变和υ逆(CO2)=υ正(CH3OH)，则该反应达到平衡，所以本题的答案选择BC，而υ(H2)=3υ(CO2)在整个过程都是如此，故不能用来判断是否达到平衡，而容器内密度保持不变，因为该反应是在2L恒容的密闭容器内250℃条件下，所以整个过程密度不变，故也不可以用来判断是否达到平衡；（4）及时分离出产物，可以提高原料的转化率，但不能增大反应速率，降低温度，反应速率也降低，故AB错误，其他条件不变，增大CO2浓度，可以增大化学反应速率，故C正确，为本题小题的答案。

考点：化学反应速率、转化率、化学平衡