Question

【題目】CO2的固定和利用對降低溫室氣體排放具有重要作用，CO2加氫合成甲醇不僅可以有效緩解減排壓力,而且還是CO2綜合利用的一條新途徑。CO2和H2在催化劑作用下能發生反應:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)。測得甲醇的理論產率與反應溫度、壓強的關系如圖所示。

（1）下列措施能使CO2的轉化率提高的是__。

A. 增大壓強　　 B.升高溫度　　C.增大投料比　　D.加入更高效的催化劑

（2）在220℃、5.0MPa時，CO2、H2的轉化率之比為______。

（3）將溫度從220℃降低至160℃，壓強從5.0MPa減小至3.0MPa，化學反應速率將___(填“增大”“減小”或“不變”,下同),CO2的轉化率將____。

（4）200℃時,將0.100 mol CO2和0.275 mol H2充入1 L密閉容器中,在催化劑作用下反應達到平衡。若CO2的轉化率為25%,則此溫度下該反應的平衡常數K=___ 。

Answer 1

【答案】 A 1∶1 減小 增大

【解析】⑴.A. CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)的正反應為氣體體積減小的反應，增大壓強，平衡正向移動，CO2的轉化率增大，故A正確；B.據圖可知，升高溫度，甲醇的產率降低，說明升高溫度平衡逆向移動，該反應為放熱反應，CO2的轉化率減小，故B錯誤；C.增大的投料比，將會提高H2的轉化率，CO2的轉化率減小，故C錯誤；D.催化劑只能改變反應速率而不能使平衡發生移動，CO2的轉化率不變，故D錯誤；答案選A；

⑵. 在220℃、5.0MPa時，設起始加入CO2的物質的量為1mol、H2的物質的量為3mol，二者完全反應生成甲醇的物質的量為1mol，現甲醇的理論產率為25%，則甲醇實際生成0.25mol，根據反應方程式可知，消耗CO2的物質的量為0.25mol，消耗H2的物質的量為0.75mol，則CO2和H2的轉化率之比為： ×100%:×100%=1:1，故答案為：1:1；

⑶.降低溫度和減小壓強都會使化學反應速率減小，觀察圖象可知，在220℃、5.0MPa時，甲醇的理論產率為25%，在160℃、3.0MPa時，甲醇的理論產率高于25%，則溫度從220℃降低至160℃，壓強從5.0MPa減小至3.0MPa，甲醇的理論產率增大，CO2的轉化率增大，故答案為：減小；增大；

⑷. 200℃時，將0.100 mol CO2和0.275 mol H2充入1 L密閉容器中，在催化劑作用下反應達到平衡，若CO2的轉化率為25%，根據三段式法有：

CO2(g) + 3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)

起始濃度（mol/L） 0.1 0.275 0 0

轉化濃度（mol/L） 0.025 0.075 0.025 0.025

平衡濃度（mol/L） 0.075 0.2 0.025 0.025

則此溫度下該反應的平衡常數K=，故答案為：K=1.04。