Question

(11分)以CO₂为碳源制取低碳有机物成为国际研究焦点，下面为CO₂加氢制取低碳醇的热力学数据：

反应I： CO₂(g)+3H₂(g)CH₃OH(g)+H₂O(g)           △H = —49.0  kJ·mol^-1

反应II：2CO₂(g)+6H₂(g)CH₃CH₂OH(g)+3H₂O(g)      △H = —173.6 kJ·mol^-1

(1)写出由CH₃CH₂OH +_____ 2CH₃OH的热化学方程式为：__________________。

(2)在一定条件下，对于反应I：在体积恒定的密闭容器中，达到平衡的标志是__   (填字母)

a．CO₂和CH₃OH 浓度相等　　 　　　b．H₂O的百分含量保持不变

c．H₂的平均反应速率为0　　 　　   d．v_正(CO₂)=3v_逆(H₂)　

e.混合气体的密度不再发生改变   

f. 混合气体的平均相对分子质量不再发生改变 

如果平衡常数K值变大，该反应　　　　　　　　　(填字母)

a．一定向正反应方向移动　　　 b．在平衡移动时正反应速率先增大后减小

c．一定向逆反应方向移动　　　 d．在平衡移动时逆反应速率先减小后增大

其他条件恒定，如果想提高CO₂的反应速率，可以采取的反应条件是      (填字母) ，

达到平衡后，想提高H₂转化率的是_______________(填字母)

a、降低温度     b、补充H₂      c、移去甲醇   d、加入催化剂

（3）在密闭容器中，对于反应II中，研究员以生产乙醇为研究对象，在5MPa、m= n(H₂)/n(CO₂)=3时，测得不同温度下平衡体系中各种物质的体积分数（y%）如图所示，则表示CH₃CH₂OH体积分数曲线的是       ；表示CO₂的体积分数曲线的是        。

  

（4）当质量一定时，增大固体催化剂的表面积可提高化学反应速率。上图是反应：2NO(g) + 2CO(g) 2CO₂(g)+ N₂(g) 中NO的浓度随温度(T)、催化剂表面积(S)和时间(t)的变化曲线， 若催化剂的表面积S₁＞S₂ ，在上图中画出NO的浓度在T₁、S₂ 条件下达到平衡过程中的变化曲线，并注明条件。

 

Answer 1

【答案】

（1）CH₃CH₂OH(g)+H₂O(g)= 2CH₃OH(g)   H = +75.6  kJ·mol^-1

（2）bcf ，ad ,bd    ac

（3）  I    III (2分)

（4）

【解析】

试题分析：（1）I×2-II得CH₃CH₂OH(g)+H₂O(g)= 2CH₃OH(g)   ΔH = +75.6  kJ·mol^-1

（2）不能用反应达平衡时物质浓度之间的关系来判断达平衡，a错误，可逆反应达平衡时为动态平衡，速率不为0，c错误，CO₂与H₂的计量系数之比为1：3，所以v_正(CO₂)=3v_逆(H₂)正逆反应速率不等，d错误。所以bef可以判断达平衡的标志。I反应为放热反应，K增大，说明降温，平衡正向移动，因此选ad。想提高CO₂的反应速率，可以升高温度，增大压强，增加浓度，使用催化剂，因此选bd。提高H₂转化率，平衡要正向移动，因此选ac。

（3）反应II为放热反应，随着温度升高，乙醇的体积分数应该减小，根据反应可知CO₂和H₂即使完全转化，乙醇的体积分数最大也只有25%，所以曲线I是表示乙醇体积分数。随着温度升高，CO₂的体积分数应该增大，CO₂最大的体积分数不能超过25%，所以曲线III是表示CO₂体积分数。

（4）催化剂表面变小，催化效果变差，速率减慢，但是催化剂不能改变平衡，所以T₁的温度下达平衡，NO的浓度不变，但是达平衡的时间增加，所以变化曲线如图。