Question

（16分）甲醇是重要的化工原料，在工业生产上的应用十分广泛，二氧化碳被认为是加剧温室效应的主要来源，如何有效地开发利用CO₂引起了全世界的普遍重视。为减小和消除CO₂对环境的影响，一方面世界各国都在限制其排放量，另一方面科学家加强了对CO₂创新利用的研究。

（1）将CO₂转化成甲醇燃料是减排、环保的一种科学方法。

已知：2H₂(g)+O₂(g) =2H₂O(g)；△H=－483. 6kJ·mol^-1 ①

2CO₂(g)+4H₂O(g) 2CH₃OH(g)＋3O₂(g)；ΔH＝＋1352.8kJ·mol^-1②

则反应：CO₂(g)＋3H₂(g) CH₃OH(g)＋H₂O(g)的ΔH＝      。

（2）500 ℃时，在体积为1 L 的固定容积的密闭容器中充入1mol CO₂、3mol H₂，测得CO₂浓度与CH₃OH 浓度随时间的变化如图所示，回答下列问题：

①计算从反应开始到10min时，H₂的反应速率及该温度下反应的平衡常数。

（写出具体的计算过程）

②下列措施不能使CO₂的转化率增大的是______（双选）。

A．在原容器中再充入lmol CO₂

B．在原容器中再充入1mol H₂

C．将反应体系温度降低

D．使用更有效的催化剂

③升高温度，800℃时，在体积为1 L 的固定容积的密闭容器中充入1mol CO₂、3mol H₂，在上图中画出CH₃OH 浓度随时间变化的曲线（不需要定量计算）。

Answer

（1）-49 kJ·mol－1（3分，焓变数值计算错误、符号、单位错误各1分，扣完为止）

（2）① CO2(g)＋3H2(g) CH3OH(g)＋H2O(g)

起始浓度（mol·L－1） 1 3 0 0

变化浓度（mol·L－1）0.75 2.25 0.75 0.75

平衡浓度（mol·L－1）0.25 0.75 0.75 0.75 （2分）

v(H2)= =0.225mol·L－1·min－1（2分） （2分）②AD （4分） ③（3分）

【解析】

试题分析：（1）利用盖斯定律，将3①/2+②/2=－483. 6×1.5+1352.8÷2=-49 kJ·mol－1。（2）① 从图看出CO2的浓度从1 mol·L－1变为0.25 mol·L－1，CH3OH的浓度从0变为0.75 mol·L－1，根据三段式有：

CO2(g)＋3H2(g) CH3OH(g)＋H2O(g)

起始浓度（mol·L－1） 1 3 0 0

变化浓度（mol·L－1） 0.75 2.25 0.75 0.75

平衡浓度（mol·L－1） 0.25 0.75 0.75 0.75

v(H2)= =0.225mol·L－1·min－1 ，。②充入CO2 ，CO2的转化率会降低，选A；在原容器中再充入1mol H2会提高CO2的转化率，B不选；将反应体系温度降低 ，平衡向正反应方向移动，CO2的转化率增大，C不选；使用更有效的催化剂不能使平衡发生移动，CO2转化率不变，选D。故选AD。③升高温度，反应速率加快，达到平衡所用的时间缩短，同时平衡向逆反应方向移动，CH3OH 浓度减小，故图像为：

考点：盖斯定律的运用、化学图像的分析和描绘、化学平衡的有关计算。