Question

甲醇是一种重要的试剂，氢气和二氧化碳在一定条件下可合成甲醇：CO₂(g)+3H₂ (g) CH₃ OH(g)+H₂O(g)，在密闭容器中充入3mol氢气和1mol二氧化碳，测得混合气体中甲醇的体积分数与温度的关系如图A所示：

试回答下列问题：

（1）该反应是______(填“放热”或“吸热”)反应。该反应平衡常数的表达式是：______，为了降低合成甲醇的成本可采用的措施是______(任意写一条合理的建议)

（2）解释0~T₀内，甲醇的体积分数变化趋势：______。

（3）氢气在Q点的转化率______(填“大于”、“小于”或“等于”，下同)氢气在W点的转化率______；其它条件相同，甲醇在Q点的正反应速率______甲醇在M点的正反应速率。

（4）图B表示氢气转化率α(H₂)与投料比的关系，请在图B中画出两条变化曲线并标出曲线对应的条件，两条曲线对应的条件分别为：一条曲线对应的压强是1.01×10⁵Pa；另一条曲线对应的压强是3.03×10⁵Pa(其它条件相同)

Answer

（1）放热；；增加CO2的充入量

（2）温度低于T0时，反应未达到平衡，反应正向进行，使甲醇的体积分数逐渐增大

（3）小于；小于

（4）；

【解析】

试题分析：（1）T0时，升高温度，甲醇的体积分数减小，平衡逆向移动，正反应为放热反应；该反应平衡常数的表达式为，为了降低合成甲醇的成本，应该尽可能的使平衡向右移动，可采用的措施有增加CO2的充入量等，故答案为：放热；；增加CO2的充入量；

（2）温度低于T0时，反应未达到平衡，反应正向进行，使甲醇的体积分数逐渐增大，故答案为：温度低于T0时，反应未达到平衡，反应正向进行，使甲醇的体积分数逐渐增大；

（3）温度低于T0时，反应未达到平衡，反应正向进行，氢气在Q点的转化率小于平衡时的转化率，W点打到平衡，因此氢气在Q点的转化率小于W点的转化率；平衡之前，甲醇的正反应速率逐渐增大，甲醇在Q点的正反应速率小于W点的反应速率，升高温度，反应速率增大，甲醇在M点的正反应速率大于W点，因此甲醇在Q点的正反应速率小于在M点的正反应速率，故答案为：小于；小于；

（4）根据方程式，增大压强，平衡正向移动，氢气转化率α(H2)增大，增大投料比，氢气转化率α(H2)减小，因此图像为，故答案为：。

考点：考查了化学平衡的移动原理和影响因素的相关知识。