Question

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)十H₂O(g)，该反应的能量变化如图所示：

(1)该反应为______(填“放热”或“吸热”)反应。

(2)恒容容器中，对于以上反应，能加快反应速率的是______。

a．升高温度    b．充入氮气　C．加入合适的催化剂　d．降低压强

(3)在体积为2L的密闭容器中，充入1molCO₂和3molH₂，测得CO₂的物质的量随时间变化如表所示。

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

从反应开始到5min末，用H₂浓度变化表示的平均反应速率v(H₂)=______；反应达到平衡状态，此时H₂的转化率为______。

(4)在相同温度、容积不变的条件下，不能说明该反应已达平衡状态的是______。

a．CO₂、H₂、CH₃OH、H₂O的浓度均不再变化

b．体系压强不变

c．n(CO₂):n(H₂):n(CH₃OH):n(H₂O)=1:1:1:1

d．H₂的消耗速率与CH₃OH的消耗速率之比为3:1

Answer

放热 ac 0.15mol·L-1·min-1 75% c

【解析】

（1）根据能量图示可知，该反应的反应物总能量高于生成物的总能量，故该反应为放热反应；

（2）温度、压强、催化剂、浓度均可影响物质的反应速率，故升高温度，加入合适的催化剂，均可加快反应速率；恒容容器中，充入氮气，物质的分压及浓度不变，故反应速率不变；降低压强会减小反应速率；故答案为：ac；

（3）根据三段式可知：，从反应开始到5min末，用H2浓度变化表示的平均反应速率，反应平衡时，H2的浓度为：，则转化率为：；

（4）反应达到平衡状态的标志是正反应速率等于逆反应速率。

a：当各物质的浓度均不再变化可以说明反应达到平衡状态，故a不符合题意；

b：该反应反应前后气体总物质的量不相等，在反应过程中体系的压强发生变化，当体系压强不变时，可以说明反应达到平衡状态，故b不符合题意；

c：平衡时各组分物质的量之比，与反应物转化率和起始 量有关，而且该比值不能说明各组分的浓度保持不变，故c符合题意；

d：H2的消耗速率与CH3OH的消耗速率之比为3:1，说明氢气的消耗速率等于其生成速率，反应达到平衡，故d不符合题意；

答案为c。