Question

【題目】一氧化碳、二氧化碳的利用具有十分重要的意義，科學家提出以下幾個設想：

Ⅰ.二氧化碳與氫氣在催化劑作用下可制取低碳烯烴。在一恒容密閉容器中分別投入1molCO2、3molH2，發生反應：2CO2(g)+6H2(g)C2H4(g)+4H2O(g) △H；在不同溫度下，用傳感技術測出平衡時H2的物質的量變化關系如圖所示。

（1）其他條件不變，起始時若按1molCO2、2molH2進行投料，則CO2的轉化率將____________(填“增大”“ 減小”或“不變”)。

（2）△H____________ (填“>”“<”或“不能確定”)0。

（3）若測試中體系內無氧氣產生，試結合圖示推斷熱穩定性：C2H4_______(填“>” “<”或“不能確定”)H2O。

Ⅱ.甲醇是重要的化工原料，又可作為燃料，工業上可利用CO或CO2來生產燃料甲醇。已知制備甲醇的有關反應的化學方程式以及在不同溫度下的化學平衡常數如下表所示。

化學反應		500	700	800
①2H2(g)+CO(g)CH3OH(g) △H1	K1	2.5	0.34	0.15
②H2(g)+CO2(g)H2O(g)+CO(g) △H2	K2	1.0	1. 70	2.52
③3H2(g)+CO2 (g)CH3OH(g)+H2O(g) △H3	K3

請回答下列問題：

（4）根據反應比較△H1__________(填“>”“ <”或“不確定”)△H2。

（5）500℃時測得反應③在某時刻H2(g)、CO2(g)、CH3OH(g)、H2O(g)的濃度分別為0.8mol·L-1、0.1mol×L-1、0.3mol·L-1、0.15mol·L-1，則此時v(正)____________(填“>”“ =”或“<””)v(逆)。

（6）下列措施能使反應③的平衡體系中增大的是___________(填字母)。

A.將H2O(g)從體系中分離出去 B.充入He(g)，使體系壓強增大

C.升高溫度 D.再充入1molH2

Ⅲ.（7）有人設想將CO按下列反應除去:2CO(g)=2C(s)+O2(g)，請你分析該設想能否實現?_______________(填“能”或“不能”)，依據是__________________。

Answer 1

【答案】 減小 < < < > AD 不能 反應是焓增(△H>0)、熵減(△S<0)的反應

【解析】I.（1）.原為按1mol CO2和3 mol H2的物料比進行反應，其他條件不變，起始時若按1molCO2和2molH2進行投料，相當于減小了氫氣的濃度，則平衡向逆反應方向移動，CO2的轉化率將減小，故答案為：減小；

（2）.由圖可知，升高溫度時，H2的物質的量增大，說明升高溫度平衡逆向移動，因升高溫度向吸熱反應方向移動，則正反應為放熱反應，△H＜0，故答案為：＜；

（3）.若測試中體系內無氧氣產生，因物質越穩定，越容易生成，根據方程式可知，產生1molC2H4的同時，有4molH2O生成，則熱穩定性C2H4＜H2O，故答案為：＜；

II.（4）.根據表中數據可知，對于反應①，升高溫度K1減小，說明升高溫度平衡逆向移動，則該反應是放熱反應，△H1＜0，對于反應②，升高溫度K2增大，說明升高溫度平衡正向移動，則該反應是吸熱反應，△H2＞0，所以△H1＜△H2，故答案為：＜；

（5）.根據蓋斯定律，①+②得反應③，所以K3=K1×K2，則500℃時K3=2.5×1.0=2.5，此時測得反應③在某時刻H2(g)、CO2(g)、CH3OH(g)、H2O(g)的濃度分別為0.8mol·L-1、0.1mol×L-1、0.3mol·L-1、0.15mol·L-1，則Qc==0.88＜K3=2.5，則反應正向進行，v(正)>v(逆)，故答案為：＞；

（6）.A.將H2O(g)從體系中分離出去，減小H2O(g)的濃度，平衡正向移動，n（CH3OH）增大、n（CO2）減小，所以增大，故A正確；B.充入He(g)，使體系壓強增大，因不能改變平衡體系中各物質的濃度，所以平衡不移動，則不變，故B錯誤；C.根據上述分析可知，K3=K1×K2，則K3在500℃、700℃、800℃時的數值分別為：2.5、0.58、0.38，說明隨溫度的升高，平衡常數減小，則反應③是放熱反應，則升高溫度平衡逆向移動，n（CH3OH）減小、n（CO2）增大，所以減小，故C錯誤；D. 再充入1mol H2，平衡正向移動，n（CH3OH）增大、n（CO2）減小，所以增大，故D正確；答案選AD；

III.（7）.2CO(g)=2C(s)+O2(g)是吸熱反應，△H＞0，同時該反應又是熵減的反應，所以△G=△H－T△S＜0，故不能實現，故答案為：不能； 反應是焓增(△H>0)、熵減(△S<0)的反應。