Question

（14分）随着人类对温室效应和资源短缺等问题的重视，如何降低大气中CO₂的含量及有效地开发利用CO₂，引起了普遍的重视。

（1）目前工业上有一种方法是用CO₂来生产甲醇。一定条件下发生反应：

下图表示该反应进行过程中能量（单位为kJ·mol^-1）的变化。

①该反应是             （填“吸热”或“放热”）反应。

②反应体系中加入催化剂对反应热是否有影响？     （填“是”或“否”），原因是                            。

（2）若将6mol CO₂和8 mol H₂充入2L的密闭容器中，测得H₂的物质的量随时间变化的曲线如图所示（实线）。

①该条件下反应的平衡常数K=     。请在答题卷图中绘出甲醇的物质的量随时间变化曲线。

②仅改变某一实验条件再进行两次实验，测得H₂的物质的量随时间变化如图中虚线所示，曲线I对应的实验条件改变是       ，曲线Ⅱ对应的实验条件改变是     。

③下列措施中能使H₂转化率增大的是      。

A．升高温度                   B．充入He（g），使体系压强增大

C．将H₂O（g）从体系中分离出来                     D．再充入3mol CO₂和4mol H₂

（3）如将CO₂与H₂以1：4的体积比混合，在适当的条件下可制得CH₄。已知：

写出CO₂（g）与H₂（g）反应生成CH₄（g）与液态水的热化学方程式     。

 

Answer 1

【答案】

（1）①放热 （1分）  ②否 （1分）催化剂不能改变化学反应始态和终态的能量（2分）    （2）①0.5 （2分）

②升高温度 （1分）增大压强 （1分）③CD（2分）

（3）CO₂(g)+4H₂(g) CH₄(g)+2H₂O (l) △H=-252.9kJ·mol^-1 (2分)

【解析】（1）根据图像可知，反应物的总能量高于生成物的能量，所以是放热反应。催化剂能改变活化能，但不能改变反应热。

（2）①平衡时氢气的物质的量是2mol，消耗氢气是6mo。所以根据反应式可知，消耗CO₂是2mol，生成甲醇和水的物质的量都是2mol。所以平衡常数为。

②曲线1到达平衡的时间少，说明反应速率快。但平衡时氢气的物质的量多，说明平衡向逆反应方向移动。因为反应是体积减小的、放热的可逆反应，所以改变的条件是升高温度。曲线Ⅱ到达平衡的时间少，说明反应速率快。但平衡时氢气的物质的量少，说明平衡向正反应方向移动。因为反应是体积减小的、放热的可逆反应，所以改变的条件是增大压强。

③升高温度平衡向逆反应方向移动，氢气转化率降低，B中体积不变，浓度不变，平衡不移动。C相当于降低生成物浓度，平衡向正反应方向移动，转化率增大。D相当于增大压强，平衡向正反应方向移动，转化率增大。答案选CD。

（3）考查盖斯定律的应用。根据反应式可知，将第二个×2减去第一式即得到CO₂(g)+4H₂(g) CH₄(g)+2H₂O (l)，所以反应热是－285.8kJ·mol^-1×4＋890.3kJ·mol^-1＝△H=-252.9kJ·mol^-1。