Question

工业上可以利用废气中的CO₂为原料制取甲醇，其反应方程式为：CO₂+3H₂CH₃OH+H₂O。请回答下列问题：

（1）已知常温常压下下列反应的能量变化如下图所示：

写出由二氧化碳和氢气制备甲醇的热化学方程式__                 ，该反应的△S____________0（填“>”或“<”或“=”），在_______________情况下有利于该反应自发进行。

（2）如果上述反应方程式的平衡常数K值变大，则该反应__      （选填编号）。

A．一定向正反应方向移动

B．在平衡移动时正反应速率先增大后减小

C．一定向逆反应方向移动

D．在平衡移动时逆反应速率先减小后增大

（3）若反应的容器容积为2．0L，反应时间4．0 min，容器内氢气的质量减少了4.8g，在这段时间内CO₂的平均反应速率为                     。

Answer

（1）3H2(g) + CO2(g)= CH3OH(l)+ H2O(l)；ΔH=－50KJ/mol；<；低温

（2）AD

（3）0．1mol·L-1·min-1

【解析】

试题分析：（1）根据题意可得热化学方程式：①CO(g)+H2O(l)=CO2(g)+H2(g) ΔH=－41KJ/mol; ②CO(g) +H2(g) =CH3OH(l)ΔH=－91KJ/mol; ②－①，整理可得3H2(g) + CO2(g)= CH3OH(l)+ H2O(l)；ΔH=－50KJ/mol;由方程式可知，该反应是一个体系的混乱程度减小的反应。所以△S­­­­­­­­­­­­­­<0；由于该反应的正反应是放热反应，所以反应在低温情况下有利于该反应自发进行，故填：3H2(g) + CO2(g)= CH3OH(l)+ H2O(l)；ΔH=－50KJ/mol；<；低温；

（2）由于该反应的正反应是放热反应，所以上述反应方程式的平衡常数K值变大，则平衡正向移动。由于K只与温度有关，而与压强、浓度等无关，所以只有温度降低才可以满足条件。当降温时，V正、V逆都减小，V逆减小的多，V正>V逆，平衡正向移动，逆反应速率先减小后又略有增加。故选AD。

（3）氢气的质量变化了4.8g，物质的量变化了=2.4mol，浓度变化了=1.2mol/L，则v(H2)==0.3 mol·L-1·min-1，反应速率之比等于化学计量数之比，v(CO2)=×0.3 mol·L-1·min-1=0.1 mol·L-1·min-1，故填：0.3 mol·L-1·min-1。

考点：考查了盖斯定律的应用、化学平衡常数的意义、化学反应速率的相关知识。