Question

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，引用了各界的普遍重视。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)，该反应的能量变化如图所示：

(1)上述反应平衡常数K的表达式为_______________，温度降低，平衡常数K_______(填“增大”、“不变”或“减小”)。

(2)在体积为2 L的密闭容器中，充入1 mol CO₂和3 mol H₂，测得CO₂的物质的量随时间变化如下表所示。从反应开始到5 min末，用氢气浓度变化表示的平均反应速率v(H₂)＝_______。

t/min	0	2	5	10	15
n(CO2)/mol	1	0.75	0.5	0.25	0.25

(3)下列条件能使上述反应的反应速率增大，且平衡向正反应方向移动的是_______(填写序号字母)

a．及时分离出CH₃OH气体

b．适当升高温度

c．保持容器的容积不变，再充入1 mol CO₂和3 mol H₂

d．选择高效催化剂

Answer

增大 0.15 mol·L－1·min－1 c

【解析】

(1)该反应生成物比反应物能量低，是放热反应；温度降低，平衡正向移动，K值增大。

(2)v(H2)＝3v(CO2)＝×3＝0.15 mol·L－1·min－1。

(3)及时分离出甲醇气体会使平衡正向移动，但反应速率减小；升高温度会使反应速率增大，但平衡逆向移动；选择高效的催化剂会加快反应速率，但平衡不移动；保持容器的容积不变，再充入1 mol CO2和3 mol H2，等效于在原平衡的基础上增大压强，化学反应速率增大，平衡正向移动。