Question

已知CO₂可以生产绿色燃料甲醇，反应如下：

CO₂（g）+3H₂（g）⇌CH₃OH（g）+H₂O（g）；△H=﹣187.4KJ/mol，300℃时，密闭容器中，当C（CO₂）=1.00mol．L^﹣1C（H₂）=1.60mol．L^﹣1开始反应，结果如图所示，回答下列问题：

（1）使用催化剂I时，反应在10小时内的平均反应速率：V（H₂）=                ．

（2）下列叙述正确的是        ．

A．汽容器内气体的密度不再改变时，反应不一定达到平衡状态

B．充人氩气増大压强有利于提髙CO₂的转化率

C．CO₂平衡转化率：在上述反应条件下，催化剂Ⅱ比催化剂I高

D．催化效率：在上述反应条件下，催化剂Ⅱ比催化剂Ⅰ高

（3）根椐图中数据，计算此反应在.300℃时的平衡常数．（写出计箅过程）

（4）将上述平衡体系升温至400℃，平衡常数_：K（400℃）          K（300℃）（填＜、=或＞）．

（5）已知：2H₂（g）+O₂（g）═2H₂O（g）△H=﹣242.8KJ/mol

则反应2CH₃OH（g）+3O₂（g）═2CO₂（g）+4H₂O（g）△H=            ．

Answer

（1）0.054mol•（L•h）﹣1；（2）AD

（3）300℃时的平衡常数为0.050 L2•mol﹣2；

（4）＜（5）﹣353.6kJ•mol﹣1

【解析】（1）用催化剂I时，反应在10小时内二氧化碳的转化率为0.18，二氧化碳的浓度变化为：1.00mol•L﹣1×0.18=0.18mol/L，则反应在10小时内二氧化碳的平均反应速率为：v（CO2）==0.018mol•（L•h）﹣1，则v（H2）=3v（CO2）=0.054mol•（L•h）﹣1，

（2）A、该反应前后气体的质量不变，容器的容积固定，所以混合气体的密度始终不变，故当容器内气体的密度不再改变时，反应不一定达到平衡状态，故A正确；

B、充入氩气增大压强，但是反应体系中各组分的浓度不变，化学平衡不发生移动，所以CO2的转化率不变，故B错误；

C、催化剂不影响化学平衡，所以CO2平衡转化率在上述反应条件下，催化剂Ⅱ与催化剂Ⅰ的转化率相等，故C错误；

D、在上述反应条件下，催化剂Ⅱ的反应速率大于催化剂Ⅰ的，说明催化剂Ⅱ比催化剂Ⅰ的催化效率高，故D正确；故选AD；

（3）CO2（g）+3H2（g）⇌CH3OH（g）+H2O（g）

起始浓度（mol/L）1.00 1.60 0 0

变化浓度（mol/L）0.20 0.60 0.20 0.20

平衡浓度（mol/L）0.80 1.0 0.20 0.20

K===0.050L2•mol﹣2，

答：300℃时的平衡常数为0.050 L2•mol﹣2；

（4）由于该反应为放热反应，温度增大，化学平衡向着逆向移动，反应物浓度减小，生成物浓度增大，化学平衡常数增大，故平衡常数K（400℃）＜K（300℃），

（5）CO2（g）+3H2（g）⇌CH3OH（g）+H2O（g）△H=﹣187.4kJ•mol﹣1①

2H2（g）+O2（g）=2H2O（g）△H=﹣242.8kJ•mol﹣1②

由盖斯定律：②×3﹣①×2可得：2CH3OH（g）+3O2（g）=2CO2（g）+4H2O（g）；

△H=（﹣242.8kJ•mol﹣1）×3﹣（﹣187.4kJ•mol﹣1）×2=﹣353.6kJ•mol﹣1

【点评】本题考查了化学反应速率、化学平衡常数的计算、影响化学反应速率因素、热化学方程式书写及盖斯定律的应用等知识，题目难度中等，注意掌握化学反应速率、化学平衡常数的表达式及计算方法，明确盖斯定律的含义及其应用方法．