Question

CO₂为碳源制取低碳有机物成为国际研究焦点，下面为CO₂加氢制取乙醇的反应：2CO₂（g）+6H₂（g）=CH₃CH₂OH（g）+3H₂O（g）△H=QkJ/mol （Q＞0）在密闭容器中，按CO₂与H₂的物质的量之比为1：3进行投料，在5MPa下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．
完成下列填空：
（1）表示CH₃CH₂OH体积分数曲线的是

 

（选填序号）
（2）在一定温度下反应达到平衡的标志是

 

A．平衡常数K不再增大
B．CO₂的转化率不再增大
C．混合气体的平均相对分子质量不再改变
D．反应物不再转化为生成物
（3）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

 

（选填编号）；达到平衡后，能提高H₂转化率的操作是

 

（选填编号）
A．降低温度    B．充入更多的H₂  C．移去乙醇 D．增大容器体积
（4）图中曲线a和c的交点R对应物质的体积分数y_R=

 

%

Answer 1

考点：化学平衡状态的判断,化学平衡的影响因素

专题：化学平衡专题

分析：（1）该反应为吸热反应，升高温度平衡正向移动，平衡时CO₂与H₂的含量降低，CH₃CH₂OH与H₂O的含量增大．开始CO₂ 与H₂ 的物质的量之比1：3进行，平衡时H₂的含量是CO₂的含量三倍；CH₃CH₂OH与H₂O按1：3生成，平衡时H₂O的含量是CH₃CH₂OH含量的三倍；
（2）化学反应达到化学平衡状态时，正逆反应速率相等，且不等于0，各物质的浓度不再发生变化，由此衍生的一些物理量不发生变化，以此进行判断，得出正确结论；
（3）根据外界条件对反应速率的影响分析判断；
（4）R点为a和c的交点，设此时a的H₂O体积为V，那么c的H₂体积也为V，根据方程式中的关系求出CO₂和CH₃CH₂OH的体积，再求体积分数y_a．

解答： 解：（1）该反应为吸热反应，升高温度平衡正向移动，平衡时CO₂与H₂的含量降低，CH₃CH₂OH与H₂O的含量增大．开始CO₂ 与H₂ 的物质的量之比1：3进行，平衡时H₂的含量是CO₂的含量三倍；CH₃CH₂OH与H₂O按1：3生成，平衡时H₂O的含量是CH₃CH₂OH含量的三倍；
曲线a、曲线b随温度升高含量增大，且曲线a的含量高，所以曲线a表示H₂O、曲线b表示CH₃CH₂OH；
曲线c、曲线d随温度升高含量减小，且曲线c的含量高，所以曲线c表示H₂、曲线d表示CO₂．
故答案为：b；
（2）A．平衡常数K只与温度有关，与是否达到平衡状态无关，故A错误；
B．CO₂的转化率不再增大，说明达到平衡状态，故B正确；
C．平均分子量=

总质量

总物质的量

，总质量不变，总物质的量会变，故混合气体的平均相对分子质量不再改变可作为判断是否达到化学平衡状态的依据，故C正确；
D．该反应是可逆反应，不存在反应物不再转化为生成物的状态，故D错误；
故答案为：BC；
（3）A．降低温度，二氧化碳反应速率减小，平衡逆向移动，氢气的转化率降低；
B．充入更多的H₂，二氧化碳反应速率增大，平衡正向移动，氢气的转化率降低；
C．移去乙醇，二氧化碳反应速率减小，平衡正向移动，氢气的转化率增大；
D．增大容器体积，压强减小，二氧化碳反应速率减小，平衡逆向移动，氢气的转化率降低；
故提高CO₂的反应速率，可以采取的反应条件是B；能提高H₂转化率的操作是C；
故答案为：B；C；
（4）2CO₂（g）+6H₂（g）=CH₃CH₂OH（g）+3H₂O（g）；
R点为a和c的交点，设此时a的H₂O体积为6V，那么c的H₂体积也为6V，根据方程式可知CO₂为

6V

6

×2=2V，C₂H₅OH为

6V

3

×1=2V，
所以R点对应的体积分数y_a=

6V

6V+6V+2V+2V

×100%=37.5%，
故答案为：37.5．

点评：本题考查学生对图象的分析与平衡移动及平衡状态的特征的理解，难度较大，注意判断曲线表示哪一物质的体积分数是关键．