Question

【題目】實現 “節(jié)能減排” 和“低碳經濟”是化學工作者研究的重要課題。有一種用CO2生產甲醇燃料的方法：CO2（g）＋3H2（g）CH3OH（g）＋H2O（g）　

（1）CO2和H2充入一定體積的密閉容器中，兩種溫度下CH3OH的物質的量隨時間的變化見圖1。曲線I、Ⅱ對應的平衡常數大小關系為KⅠ____KⅡ（填“＞”、“＜”或“＝”）。

（2）某實驗中將6 mol CO2和8 mol H2充入2 L的密閉容器中，測得H2的物質的量隨時間變化如圖2曲線（甲）所示。

①a點正反應速率_________逆反應速率（填“＞”、“＜”或“＝”）；

0-10min內v（CH3OH） ＝__________mol·L－1·min－1。

②若僅改變某一條件再進行實驗，測得H2的物質的量隨時間變化如圖中虛線（乙）所示。曲線（乙）對應改變的實驗條件可以是______填序號）。

A．加催化劑 B．增大壓強

C．升高溫度 D．增大CO2濃度

（3）830 ℃，反應的平衡常數K＝1。在2L恒容反應器中發(fā)生上述反應，按下表中A、B、C、D四組的物質的量投入反應混合物，其中向正反應方向進行的有_____（填序號）。

物質	A	B	C	D
n（CO2）	3	1	3	1
n（H2）	2	2	4	0
n（CH3OH）	1	2	3	0.5
n（H2O）	0	2	3	2

（4）研究發(fā)現，在相同條件下還發(fā)生另一個平行反應CO2（g）＋H2（g）CO（g）＋H2O（g）。CO2與H2用量相同，使用不同的催化劑時，產物中CO與CH3OH比例有較大差異，其原因是__________________________ 。

Answer 1

【答案】> ＞ 0.1 BD AC 催化劑有選擇性（對不同反應催化能力不同）

【解析】

（1）先根據圖象判斷出反應放熱，升高溫度，平衡常數會降低，據此判斷平衡常數的變化；

（2）根據第（1）問可知，CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) △H＜0，即該反應的正反應為氣體體積減小的放熱反應，

①a點時還沒有達到平衡狀態(tài)，反應物氫氣的物質的量繼續(xù)減小，據此分析；先結合圖象信息，根據化學反應速率的定義 =直接計算出氫氣表示的化學反應速率（H2），再根據各物質的化學反應速率之比等于化學方程式中各物質的化學計量數之比間接得出結論；

②增大壓強或增大CO2濃度可以使平衡向正反應方向移動；使用催化劑可以加快反應速率，但平衡不發(fā)生移動；升高溫度可加快反應速率，平衡向逆反應方向移動，據此分析；

（3）將各選項中物質的濃度代入濃度商公式計算濃度商的值，然后與化學平衡常數比較，判斷反應進行的方向，若Qc<K，則反應向正向移動；若Qc＞K，則反應向逆向移動；

（4）根據題意，考慮催化劑的選擇性分析作答。

（1）根據圖象可知，線Ⅱ的反應速率大于線Ⅰ，所以線Ⅱ對應的溫度高于線Ⅰ，而線Ⅱ對應的甲醇的物質的量小，也就是說溫度高，反應平衡向逆向移動，則反應的△H＜0，所以相對于線Ⅰ來說，升高溫度（線Ⅱ）導致平衡逆向移動，平衡常數變小，即KⅠ＞KⅡ，

故答案為：＞；

（2）①a點時還沒有達到平衡狀態(tài)，反應物氫氣的物質的量繼續(xù)減小，平衡向正向移動，所以正反應速率大于逆反應速率；由圖2曲線可知，在2 L的密閉容器中，在0-10 min內，氫氣從8 mol減小到2 mol，根據（H2）= = = = 0.3 mol·L－1·min－1，根據各物質的化學反應速率之比等于化學方程式中各物質的化學計量數之比可知，（CH3OH） = （H2） = ×0.3 mol·L－1·min－1 = 0.1 mol·L－1·min－1，

故答案為：＞；0.1 mol·L－1·min－1；

②A. 使用催化劑可以加快反應速率，但平衡狀態(tài)與甲相同，故A項錯誤；

B. 由圖象知曲線乙中H2的反應速率快，結合反應方程式可知，增大壓強可以使平衡向正反應方向移動，加快H2的消耗速率，且達平衡時H2的物質的量小于甲，故B項正確；

C. 升高溫度可加快反應速率，但平衡向逆反應方向移動，平衡時H2的量應多于甲，故C項錯誤；

D. 增大CO2濃度,平衡向正反應方向移動，加快H2的消耗速率，且達平衡時H2的物質的量小于甲，故D項正確；

答案選BD；

（3）根據任何時刻的各物質的濃度商Qc = ，若Qc<K，則反應向正向移動，據此分析判斷；

容器的體積為2 L，則各物質的物質的量濃度數值上等于。

A. Qc = = 0 ＜ 1，則反應向正方向進行，故A項正確；

B. Qc = = 2 ＞1，反應向逆方向進行，故B項錯誤；

C. Qc = = <1，反應向正方向進行，故C項正確；

D. Qc = 無意義，故無法判斷反應的方向，故D項錯誤。

故答案選AC；

（4）CO2與H2用量相同，使用不同的催化劑時，產物中CO與CH3OH比例有較大差異，說明不同的催化劑對反應的催化能力不同，即因催化劑有選擇性導致產物中CO與CH3OH比例有影響，

故答案為：催化劑有選擇性（對不同反應催化能力不同）。