Question

为了减少温室气体排放，目前工业上采用CO₂与H₂在CuO-ZnO/ZrO催化下反应制备重要化工原料CH₃OH的工艺：CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃OH（g）+H₂O（g）；△H＜0．为了探究其反应原理进行如下实验，在2L密闭容器内250℃条件下，测得n（CO₂）随时间的变化情况如下表：

时间（s）	0	1	2	3	4	5
n（CO2）（mol）	0.40	0.35	0.31	0.3	0.3	0.3

根据题目回答下列问题：
（1）0～3s内用H₂表示的平均反应速率是

0.05mol?L^-1?S^-1

，
（2）平衡时CO₂的转化率是

25%

．
（3）能说明反应已达平衡状态的是

BC

．
A．υ（H₂）=3υ（CO₂）      B．容器内压强保持不变    C．υ_逆（CO₂）=υ_正（CH₃OH）    D．容器内密度保持不变
（4）能使该反应的反应速率增大，且平衡向正反应方向移动的是

C

．（填序号）
A．及时分离出产物    B．适当升高温度     C．增大CO₂浓度       D．选择适当的催化剂．

Answer 1

分析：（1）根据化学反应速率公式v=

△c

△t

来计算；
（2）根据转化率=

变化浓度

初始浓度

×100%计算化学反应的转化率；
（3）根据化学平衡状态的特征：逆、定、动、变、等来回答判断；
（4）影响化学反应速率的因素：温度、压强、浓度、催化剂、接触面积等，影响化学平衡移动的因素：温度、压强、浓度等．

解答：解：（1）0～3s内用二氧化碳表示的平均反应速率v=

△c

△t

=

0.4-0.3 2 mol/L

3s

=

0.05

3

mol?L^-1?S^-1，根据物质的反应速率之比等于方程式的系数之比，则用氢气表示的反应速率为用二氧化碳表示速率的3倍，即为0.05mol?L^-1?S^-1，故答案为：0.05mol?L^-1?S^-1；
（2）当反应达到平衡时，二氧化碳转化率=

变化浓度

初始浓度

×100%=

( 0.4 2 - 0.3 2 )mol/L

0.4 2 mol/L

×100%=25%，故答案为：25%；
（3）A．υ（H₂）=3υ（CO₂）不一定是平衡状态，故A错误；
B．反应是一个前后气体体积变化的反应，当容器内压强保持不变，证明已经平衡，故B正确；
C．υ_逆（CO₂）=υ_正（CH₃OH），证明正逆反应速率相等，已经平衡，故C正确；
D．容器内密度ρ=

m

V

，密度始终是一个不变的量保持不变，当密度不变，不一定平衡，故D错误．
故选BC．
（4）A．及时分离出产物，会导致化学反应速率减慢，故A错误；
B．适当升高温度，化学反应速率加快，升高温度，化学平衡向着吸热方向进行，即向着逆方向进行，故B错误；
C．增大CO₂浓度，化学反应速率加快，向着正方向进行，故C正确；
D．选择适当的催化剂，会加快化学反应速率，但是化学平衡不移动，故D错误．
故选C．

点评：本题考查学生化学反应速率和化学平衡的有关知识，属于综合知识的考查，难度不大．