Question

【题目】科学家对CO2的应用研究日新月异。

（1）科学家研制成功一种新型催化剂，能将CO2转变为甲烷。在常压、300℃，CO2与H2体积比为1︰4时在体积为V L的容器中反应，CO2转化率达90%。由图1可知升高温度，K将___（填“增大”“减小”或“不变”）；300℃时，从反应开始，到达到平衡，以H2的浓度变化表示化学反应速率是____（用nA、tA、V表示）。

（2）CO2经催化加氢还可合成低碳烯烃有机物：2CO2(g)+6H2(g)C2H4(g)+4H2O(g) ΔH=Q kJ·mol1。在0.1MPa时，按n(CO2)︰n(H2)=1︰3投料，图2表示平衡时四种气态物质的物质的量（n）与温度（T）的关系。

①Q___0（填“>”“=”或“<”）；

②曲线c表示的物质为____；

③为提高CO2的平衡转化率，除改变温度外，还可采取的措施是___。

（3）已知CO2(g)+2CH3OH(g)CH3OCOOCH3(g)+H2O(g)。在恒温容积可变的容器中加入1mol CO2、2mol CH3OH，CO2的转化率与反应时间如图3所示，在反应过程中加压，若t1时容器体积为1000mL，则t2时容器体积为_____mL。

Answer 1

【答案】减小 mol·L1·min1 < C2H4 增大压强或增大氢气的浓度 25

【解析】

在利用图3时，从t1到t2，CO2的转化率由0.5变为0.8，我们仍需从起点开始建立三段式，如果从t1作为起点，则CO2的转化率不是0.3。

（1）由图1可知，升高温度，n(CH4)减小，平衡逆向移动，从而说明正反应为放热反应，K将减小；300℃时，以H2的浓度变化表示化学反应速率是mol·L1·min1；

（2）①从图2 中可以看出，升高温度，n(H2)增大，说明平衡逆向移动，正反应为放热反应Q<0；

②平衡逆向路移动，n(H2)增大，n(CO2)增大，n(C2H4)减小，n(H2O)减小，再从变化量分析，n(H2O)为n(C2H4)的4倍，所以曲线c表示的物质为C2H4；

③为提高CO2的平衡转化率，除改变温度外，还可采取的措施是增大压强或增大氢气的浓度；

（3） CO2(g)+2CH3OH(g)CH3OCOOCH3(g)+H2O(g)

起始量 1mol/L 2mol/L 0 0

变化量0.5mol/L 1mol/L 0.5mol/L 0.5mol/L

平衡量0.5mol/L 1mol/L 0.5mol/L 0.5mol/L

K=

设加压后，容器的容积为V

CO2(g)+2CH3OH(g)CH3OCOOCH3(g)+H2O(g)

起始量 mol/L mol/L 0 0

变化量mol/L mol/L mol/L mol/L

平衡量mol/L mol/L mol/L mol/L

K=，V=0.025L=25mL；

答案为：25。