Question

由于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，引用了各界的普遍重视。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)，该反应的能量变化如图所示：

(1)上述反应平衡常数K的表达式为               ，温度降低，平衡常数K       (填“增大”、“不变”或“减小”)。
(2)在体积为2 L的密闭容器中，充入1 mol CO₂和3 mol H₂，测得CO₂的物质的量随时间变化如下表所示。从反应开始到5 min末，用氢气浓度变化表示的平均反应速率v(H₂)＝       。

t/min	0	2	5	10	15
n(CO2)/mol	1	0.75	0.5	0.25	0.25

 
(3)下列条件能使上述反应的反应速率增大，且平衡向正反应方向移动的是       (填写序号字母)
a．及时分离出CH₃OH气体
b．适当升高温度
c．保持容器的容积不变，再充入1 mol CO₂和3 mol  H₂
d．选择高效催化剂

Answer 1

(1)  增大
(2)0.15 mol·L^－1·min^－1
(3)c

(1)该反应生成物比反应物能量低，是放热反应；温度降低，平衡正向移动，K值增大。
(2)v(H₂)＝3v(CO₂)＝×3
＝0.15 mol·L^－1·min^－1。
(3)及时分离出甲醇气体会使平衡正向移动，但反应速率减小；升高温度会使反应速率增大，但平衡逆向移动；选择高效的催化剂会加快反应速率，但平衡不移动；保持容器的容积不变，再充入1 mol CO₂和3 mol H₂，等效于在原平衡的基础上增大压强，化学反应速率增大，平衡正向移动。