Question

温室效应和资源短缺等问题，如何降低大气中的CO₂含量并加以开发利用，引起了各国的普遍重视．目前工业上有一种方法是用CO₂生产燃料甲醇．一定条件下发生反应：CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃OH（g）+H₂O（g），如图表示该反应进行过程中能量（单位为kJ?mol^-1）的变化．
（1）关于该反应的下列说法中，正确的是

C

．
A．△H＞0，△S＞0；    B．△H＞0，△S＜0；
C．△H＜0，△S＜0；    D．△H＜0，△S＞0．
（2）该反应平衡常数K的表达式为

c(CH3OH)?c(H2O)

c(CO2)?c2(H2)

．
（3）温度降低，平衡常数K

增大

（填“增大”、“不变”或“减小”）．
（4）为探究反应原理，现进行如下实验：在体积为1L的密闭容器中，充入1mol CO₂和3mol H₂，测得CO₂和CH₃OH（g）的浓度随时间变化如下图所示．从反应开始到平衡，用氢气浓度变化表示的平均反应速率v（H₂）

0.225

mol?L^-1?min^-1．

（5）下列措施中能使

n(CH3OH)

n(CO2)

增大的有

C

．
A．升高温度；            B．加入催化剂；
C．将H₂O（g）从体系中分离；D．充入He（g），使体系总压强增大．

Answer 1

分析：（1）根据图象中反应物和生成物的总能量相对大小分析；
（2）根据化学方程式书写平衡常数表达式；
（3）根据该反应进行过程中能量（单位为kJ?mol^-1）的变化图判断反应为放热反应以及温度对化学平衡的影响；
（4）由图象可知v（CO₂），根据反应速率之比等于化学计量数之比计算氢气的反应速率；
（5）为使甲醇与二氧化碳的物质的量比值增大，应使平衡向正反应方向移动，或增加甲醇的物质的量．

解答：解：（1）由图象可知，反应物的能量高，生成物的能量低，该费用为放热反应，故△H＜0；反应后气体体积减小，△S＜0；故答案为：C；
（2）该反应平衡常数K的表达式为

c(CH3OH)?c(H2O)

c(CO2)?c2(H2)2

，故答案为：

c(CH3OH)?c(H2O)

c(CO2)?c2(H2)

；
（3）温度降低，平衡向放热的方向移动即正反应方向，所以平衡常数增大，故答案为：增大；
（4）由图象可知v（CO₂）=

0.75mol/L

10min

=0.075mol/（L?min），根据反应速率之比等于化学计量数之比可知v（H₂）=3v（CO₂）=3×0.075mol/（L?min）=0.225 mol/（L?min），故答案为：0.225 mol/（L?min）；
（5）A、升高温度，平衡向逆反应方向移动，甲醇与二氧化碳的物质的量比值减小，故A错误；
B、加入催化剂，平衡不移动，二者比值不变，故B错误；
C、将H₂O（g）从体系中分离，生成物的浓度减小，平衡向正反应方向移动，二者比值变大，故C正确；
D、充入He（g），使体系总压强增大，但平衡不移动，故D错误；
故答案为：C．

点评：本题考查化学平衡状态的判断以及有关计算，题目难度不大，注意平衡状态、水的离子积K_w的计算和利用．