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，引起了各国的普遍重视。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)，图1表示该反应进行过程中能量(单位为kJ·mol^—1)的变化。

（1）写出该反应的热化学方程式__________________________。

（2）关于该反应的下列说法中，正确的是___________。

A．△H>0，△S>0                 B．△H>0，△S<0

C．△H<0，△S<0                 D．△H<0，△S>0

（3）该反应的平衡常数K的表达式为：________________。

（4）温度降低，平衡常数K____________（填“增大”、 “不变”或“减小”）。

（5）为探究反应原理，现进行如下实验：在体积为1 L的密闭容器中，充入1 molCO₂和3 molH₂，测得CO₂和CH₃OH(g)的浓度随时间变化如图2所示。从反应开始到平衡，用氢气浓度变化表示的平均反应速率v (H₂)=______________________。

（6）下列措施中能使n(CH₃OH)/n(CO₂)增大的有____________。

A．升高温度                      B．加入催化剂

C．将H₂O(g)从体系中分离          D．充入He(g)，使体系总压强增大

Answer

CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) △H＝－（n-m）kJ•mol‾1Cc(CH3OH)·c(H2O)/c(CO2)·c(H2)3增大0.225mol/（L.min）C

【解析】分析：(1).根据热化学方程式的含义及图1回答；（2）生成物的总能量小于反应物的总能量为放热反应；气体物质的量越少熵值越小；（3）升高温度，吸热反应K增大，放热反应K减小；（4）根据平衡常数定义回答；（5）反应速率v=；（6）根据平衡移动原理解答。

(1).焓变大于生成物的总能量减去生成物的总能量，根据图示该反应的热化学方程式 CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) △H＝－（n-m）kJ•mol‾1；（2）根据图示生成物的总能量小于反应物的总能量，所以△H<0，该反应气体物质的量减少，属于熵减反应，△S<0；（3）该反应的平衡常数K的表达式为c(CH3OH)·c(H2O)/c(CO2)·c(H2)3 ；（4）CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)是放热反应，温度降低，平衡正向移动，平衡常数K增大；（5）从反应开始到平衡，CO2的平均速率v（CO2）= ==0.075mol/（L•min），根据速率比等于系数比，v (H2)= 0.025mol/（L.min）；（6）△H<0，升高温度，平衡逆向移动，n(CH3OH)/n(CO2)减小，A错误；加入催化剂平衡不移动，n(CH3OH)/n(CO2)不变，B错误；将H2O(g)从体系中分离，平衡正向移动，n(CH3OH)/n(CO2)增大，C正确；恒容充入He(g)，平衡不移动，n(CH3OH)/n(CO2)不变，D错误。

点睛：

恒容条件下通入无关气体，体系浓度不变，平衡不移动。恒压条件下通入无关气体，体积增大浓度减小，相当于减压。