Question

（2012?茂名二模）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=-173.6kJ?mol^-1
（1）在密闭容器中，反应I在一定条件达到平衡后，为提高CO₂的反应速率，可以采取的反应条件是

BD

A、降低温度    B、补充H₂   C、移去甲醇   D、加入催化剂
（2）写出由CH₃OH（g）合成CH₃CH₂OH（g）的反应：2CH₃OH（g）=CH₃CH₂OH（g）+H₂O（g） 的反应热△H=

-75.6kJ?mol^-1

．
（3）研究员以生产乙醇为研究对象，在5MPa、n（H₂）/n（CO₂）=3时，测得不同温度下平衡体系中各种组成如图所示，表示CH₃CH₂OH组分的曲线是

I

；表示CO₂组分的曲线是

III

．
（4）在5MPa将0.2mol CO₂和0.6mol H₂充入1L恒容密闭反应器，某温度下反应达平衡，CO₂的转化率为50%，计算该条件下的该反应的平衡常数（结果保留两位有效数字）．

Answer 1

分析：（1）根据外界条件对反应速率的影响分析判断．
（2）根据盖斯定律进行计算．
（3）反应为放热反应，升高温度平衡向吸热反应方向移动，即向逆反应移动，平衡时CO₂与H₂的含量增大，开始n（H₂）/n（CO₂）=3，H₂与CO₂反应按3：1进行，平衡时H₂的含量是CO₂的含量三倍，平衡时H₂的含量比二氧化碳高；
平衡时CH₃CH₂OH与H₂O的含量降低，CH₃CH₂OH与H₂O按1：3反应，平衡时H₂O的含量是CH₃CH₂OH含量的三倍，平衡时H₂O的含量高．
（4）化学平衡常数指可逆反应达到平衡，生成物浓度的化学计量数次幂的乘积除以各反应物浓度的化学计量数次幂的乘积所得的比值．平衡常数K=

c(CH3CH2OH)?c3(H2O)

c2(CO2)?c6(H2)

．
根据三段式计算出平衡时各组分的平衡浓度，代入平衡常数表达式计算k．

解答：解：（1）A、降低温度，反应速率减小，故A错误；
 B、补充H₂，反应物的浓度增大，反应速率加快，故B正确；
C、移去甲醇，生成物浓度减小，速率降低，平衡向正反应移动，故C错误；
D、加入催化剂，改变反应历程，反应速率加快，故D正确．
故选：BD
（2）已知：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=-173.6kJ?mol^-1
根据盖斯定律II-I×2得：2CH₃OH（g）=CH₃CH₂OH（g）+H₂O（g）；△H=-75.6 kJ?mol^-1．
故答案为：-75.6 kJ?mol^-1．
（3）该反应为放热反应，升高温度平衡向逆反应移动，平衡时CO₂与H₂的含量增大，CH₃CH₂OH与H₂O的含量降低．
开始n（H₂）/n（CO₂）=3，H₂与CO₂反应按3：1进行，平衡时H₂的含量是CO₂的含量三倍；
CH₃CH₂OH与H₂O按1：3反应，平衡时H₂O的含量是CH₃CH₂OH含量的三倍．
曲线Ⅰ、曲线Ⅱ随温度升高含量降低，且曲线Ⅱ的含量高，所以曲线Ⅰ表示CH₃CH₂OH、曲线Ⅱ表示H₂O．
曲线Ⅲ、曲线Ⅳ随温度升高含量增大，且曲线Ⅳ的含量高，所以曲线Ⅲ表示CO₂、曲线Ⅳ表示H₂．
故答案为：I；  III．
（4）CO₂的开始浓度为

0.2mol

1L

=0.2mol/L，H₂的开始浓度为

0.6mol

1L

=0.6mol/L．
CO₂的转化率为50%，CO₂的物质的量浓度变化量为0.2mol/L×50%=0.1mol/L，
则                  2CO₂（g）+6H₂（g）CH₃CH₂OH（g）+3H₂O（g）
初始浓度（mol/L）：0.2        0.6             0            0
变化浓度（mol/L）：0.1        0.3             0.05        0.15
平衡浓度（mol/L）：0.1        0.3             0.05        0.15          
所以平衡常数K=

c(CH3CH2OH)?c3(H2O)

c2(CO2)?c6(H2)

=

0.05×0.153

0.12×0.36

=23．
故答案为：23．

点评：考查反应速率影响因素、反应热计算、平衡常数计算等，难度中等，注意浓度改变对正逆反应速率影响，对其它物质的影响一致．