Question

溫室效應和資源短缺等問題，如何降低大氣中的CO₂含量并加以開發利用，引起了各國的普遍重視．目前工業上有一種方法是用CO₂生產燃料甲醇．一定條件下發生反應：CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃OH（g）+H₂O（g），如圖表示該反應進行過程中能量（單位為kJ?mol^-1）的變化．
（1）關于該反應的下列說法中，正確的是______．
A．△H＞0，△S＞0；B．△H＞0，△S＜0；
C．△H＜0，△S＜0；D．△H＜0，△S＞0．
（2）該反應平衡常數K的表達式為______．
（3）溫度降低，平衡常數K______（填“增大”、“不變”或“減小”）．
（4）為探究反應原理，現進行如下實驗：在體積為1L的密閉容器中，充入1molCO₂和3molH₂，測得CO₂和CH₃OH（g）的濃度隨時間變化如下圖所示．從反應開始到平衡，用氫氣濃度變化表示的平均反應速率v（H₂）______mol?L^-1?min^-1．

（5）下列措施中能使

n(CH3OH)

n(CO2)

增大的有______．
A．升高溫度；B．加入催化劑；
C．將H₂O（g）從體系中分離；D．充入He（g），使體系總壓強增大．

Answer 1

（1）由圖象可知，反應物的能量高，生成物的能量低，該費用為放熱反應，故△H＜0；反應后氣體體積減小，△S＜0；故答案為：C；
（2）該反應平衡常數K的表達式為

c(CH3OH)?c(H2O)

c(CO2)?c2(H2)2

，故答案為：

c(CH3OH)?c(H2O)

c(CO2)?c2(H2)

；
（3）溫度降低，平衡向放熱的方向移動即正反應方向，所以平衡常數增大，故答案為：增大；
（4）由圖象可知v（CO₂）=

0.75mol/L

10min

=0.075mol/（L?min），根據反應速率之比等于化學計量數之比可知v（H₂）=3v（CO₂）=3×0.075mol/（L?min）=0.225 mol/（L?min），故答案為：0.225 mol/（L?min）；
（5）A、升高溫度，平衡向逆反應方向移動，甲醇與二氧化碳的物質的量比值減小，故A錯誤；
B、加入催化劑，平衡不移動，二者比值不變，故B錯誤；
C、將H₂O（g）從體系中分離，生成物的濃度減小，平衡向正反應方向移動，二者比值變大，故C正確；
D、充入He（g），使體系總壓強增大，但平衡不移動，故D錯誤；
故答案為：C．