Question

在 Cu/ZnO催化剂存在下，CO₂和H₂可发生下列反应：CO₂（g）+3H₂（g）CH₃OH（g）+H₂O（g）

（1）反应中被氧化的元素是：____，氧化剂是____。试在下列方程式中用单线桥标出电子转移的方向和数目：CO₂（g）+3H₂（g）CH₃OH（g）+H₂O（g）____

（2）该反应的平衡常数表达式 K=____。若只增加CO₂的浓度，该平衡向____移动，平衡常数 K___（选填“增大”、“小”或“不变”）。

（3）从下图可以看出，由于温度不同，A和B中___先达到平衡状态，说明反应温度 A___B（选填“＞”、“＜”或“=”），从甲醇体积分数的比较还可以说明该反应是______热反应（选填“放”或“吸”）；反应进行到图中M处时，正反应速率______逆反应速率（选填“＞”、 “＜”或“=”）。

（4）一定条件下，将 n(CO₂):n(H₂)=1:1 的混合气充入恒温恒容密闭容器中，若容器中气体______（选填“密度”或“压强”）保持不变，说明该反应已达平衡状态。

Answer

H CO2 正反应方向 不变 B ＜ 放 ＞ 压强

【解析】(1)反应：CO2（g）+3H2（g） CH3OH（g）+H2O（g）中氢气中氢元素由0价变为+1价，被氧化；故被氧化的元素为H元素；二氧化碳中碳由+4价变为-2价，转移电子数为6，氧化剂是CO2；用单线桥标出电子转移的方向和数目为：；（2）反应CO2（g）+3H2（g） CH3OH（g）+H2O（g）的平衡常数表达式 K=；若只增加 CO2的浓度，该平衡向正反应方向移动，平衡常数只与温度有关，反应温度不变，故平衡常数 K不变；（3）从右图可以看出，由于温度不同，根据先拐先平，A 和 B 中B先达到平衡状态，说明反应温度 A＜B，温度高甲醇的体积分数小，说明升高温度平衡向逆反应方向移动，则该反应是放热反应；反应进行到图中 M 处时还没达到平衡状态，反应向正方向进行，故正反应速率＞逆反应速率。（4）一定条件下，将 n(CO2):n(H2)=1:1 的混合气充入恒温恒容密闭容器中，恒容条件下反应物均为气体时密度始终保持不变，密度不变不能说明反应达平衡，故若容器中气体压强保持不变，说明该反应已达平衡状态。