Question

9．综合利用CO₂、CO对构建低碳社会有重要意义．
（1）利用H₂和CO在一定条件下发生如下反应：CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）（放热反应）．对此反应进行如下研究：在恒温，体积为2L的密闭容器中分别充入1.2mol CO和1mol H₂，10min后达到平衡，测得含有0.4mol CH₃OH（g）．
①10min后达到平衡时CO的浓度为0.4mol/L；
②10min内用H₂表示的平均反应速率为0.04mol/（L．min）；
（2）利用H₂和CO₂在一定条件下可以合成乙烯：
6H₂+2CO₂$\stackrel{催化剂}{?}$  CH₂═CH₂+4H₂O为放热反应
①不同温度对CO₂的转化率及催化剂的催化效率的影响如图所示．
下列有关说法不正确的是a（填序号）．
a．不同条件下反应，N点的速率最大
b．温度在约250℃时，催化剂的催化效率最高
c．相同条件下，乙烯的产量M点比N高
②若在密闭容器中充入体积比为 3：1的 H₂和CO₂，则图中M点时，产物CH₂═CH₂的体积分数为7.7%或0.077．（保留两位有效数字）

Answer 1

分析 （1）10min后达到平衡，测得含有0.4mol CH₃OH（g），则
      CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）
开始  1.2         1                  0
转化 0.4       0.8                 0.4
平衡 0.8        0.2                0.4
①结合c=$\frac{n}{V}$计算；
②结合v=$\frac{△c}{△t}$计算；
（2）①a．温度越高，反应速率越大；
b．温度在约250℃时，催化剂的催化效率对应转化率最大；
c．转化率越大，乙烯的产量越大；
②图中M点时，转化率为50%，在密闭容器中充入体积比为 3：1的 H₂和CO₂，则
         6H₂+2CO₂$\stackrel{催化剂}{?}$  CH₂═CH₂+4H₂O
开始    3n         n                 0              0
转化    1.5n      0.5n             0.25n        n
平衡    1.5n      0.5n            0.25n         n
产物CH₂═CH₂的体积分数为$\frac{0.25n}{1.5n+0.5n+0.25n+n}$×100%．

解答 解：（1）10min后达到平衡，测得含有0.4mol CH₃OH（g），则
      CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）
开始  1.2         1                  0
转化 0.4       0.8                 0.4
平衡 0.8        0.2                0.4
①10min后达到平衡时CO的浓度为c=$\frac{n}{V}$=$\frac{0.8mol}{2L}$=0.4mol/L，故答案为：0.4mol/L；
②10min内用H₂表示的平均反应速率为$\frac{\frac{0.8mol}{2L}}{10min}$=0.04mol/（L．min），故答案为：0.04mol/（L．min）；
（2）①a．温度越高，反应速率越大，但M、N点温度、催化剂均不同，则N点速率不最大，故错误；
b．温度在约250℃时，催化剂的催化效率对应转化率最大，则催化剂的催化效率最高，故正确；
c．转化率越大，乙烯的产量越大，则相同条件下，乙烯的产量M点比N高，故正确；
故答案为：a；
②图中M点时，转化率为50%，在密闭容器中充入体积比为 3：1的 H₂和CO₂，则
         6H₂+2CO₂$\stackrel{催化剂}{?}$  CH₂═CH₂+4H₂O
开始    3n         n                 0              0
转化    1.5n      0.5n             0.25n        n
平衡    1.5n      0.5n            0.25n         n
产物CH₂═CH₂的体积分数为$\frac{0.25n}{1.5n+0.5n+0.25n+n}$×100%=7.7% 或0.077，
故答案为：7.7% 或0.077．

点评 本题考查化学平衡的计算，为高频考点，把握图象分析、平衡三段法、速率及体积分数计算为解答的关键，侧重分析与计算能力的考查，注意图中影响反应速率的因素，题目难度中等．