Question

如何降低大氣中CO₂的含量及有效地開發(fā)利用碳資源的研究顯得尤為緊迫。

在催化劑作用下，CO₂和H₂可以制取甲醇和乙醇。如：2CO₂(g)+6H₂(g)  CH₃CH₂OH(g)+3H₂O(g) 。

(Ⅰ) 在一定壓強下，利用CO₂反應制取乙醇，測得反應的實驗數(shù)據(jù)如下表。分析表中數(shù)據(jù)回答下列問題：

	500	600	700	800
1.5	45	33	20	12
2.0	60	43	28	15
3.0	83	62	37	22

溫度升高，平衡常數(shù)K值將       （填“增大”、“減小”、或“不變”）。提高氫碳比[n(H₂)/n(CO₂)], 平衡常數(shù)K值將         （填“增大”、“減小”、或“不變”）。

在600K時反應達到平衡，要使該平衡向右移動，其它條件不變時，可以采取的措施有

        （填序號）。

A．縮小反應器體積  B．通入CO₂   C．升高溫度到800K   D．使用合適的催化劑

（Ⅱ）某溫度下，在體積為l L的密閉容器中充入lmol CO₂和4mol H₂，測得CO₂和CH₃OH(g)的濃度隨時間變化如圖所示。

從反應開始到平衡，甲醇的平均反應速率v(CH₃OH)=                       ；

氫氣的平衡濃度為               mol/L。

 

Answer 1

【答案】

減小 ， 不變 ；  AB； 0.075 mol/(L.min)； 1.75

【解析】

試題分析：(Ⅰ)根據(jù)表中數(shù)據(jù)可知，隨著溫度的升高，CO₂的轉(zhuǎn)化率減小，這說明升高溫度平衡向逆反應方向移動，則正反應是放熱反應，由此升高溫度平衡常數(shù)減小。平衡常數(shù)只與溫度有關系，由此提高氫碳比[n(H₂)/n(CO₂)], 平衡常數(shù)K值不變。根據(jù)方程式可知，正反應是體積減小的可逆反應，則縮小容器的體積，增大壓強，平衡向正反應方向進行；通入CO₂，增大反應物的濃度，平衡向正反應方向進行；升高溫度，平衡向逆反應方向進行，催化劑不能改變平衡狀態(tài)，所以答案選AB。

（Ⅱ）根據(jù)圖像可知，反應進行到10min時物質(zhì)的濃度不再發(fā)生變化，說明反應達到平衡狀態(tài)。此時生成甲醇的濃度是0.75mol/L，則從反應開始到平衡，甲醇的平均反應速率v(CH₃OH)＝0.75mol/L÷10min＝0.075 mol/(L·min)。根據(jù)方程式CO₂(g)+3H₂(g) CH₃OH(g)+H₂O(g)可知，消耗氫氣的濃度是0.75mol/L×3＝2.25mol/L，則剩余氫氣的濃度是4mol/L－2.25mol/L＝1.75mol/L。

考點：考查化學平衡常數(shù)的判斷、反應速率的計算以及外界條件對平衡狀態(tài)的影響

點評：該題是高考中的常見考點和題型，屬于中等難度試題的考查，試題綜合性強，側(cè)重對學生能力的培養(yǎng)和解題方法的指導與訓練，旨在考查學生靈活運用基礎知識解決實際問題的能力，有利于培養(yǎng)學生的邏輯推理能力和發(fā)散思維能力，提升學生的學科素養(yǎng)。