Question

已知CO₂可以生产绿色燃料甲醇。CO₂(g) ＋ 3H₂(g) CH₃OH(g)  +  H₂O(g) ΔH＝－187.4 kJ/mol。300⁰C时的恒容密闭容器中，当C(CO₂) = 1.00 mol.L^-1 C(H₂) =" 1.60" mol.L^-1开始反应，结果如右图所示，回答下列问题：

(1)使用催化剂I时，反应在10小时内的平均反应速率：V(H₂)= ______mol.(L.h)^-1。

(2)下列叙述正确的是______。（双选）

A.当容器内气体的密度不再改变时，反应不一定达到平衡状态

B.充入氩气増大压强有利于提髙CO₂的转化率

C.CO₂平衡转化率：在上述反应条件下，催化剂II比催化剂I高

D.催化效率：在上述反应条件下，催化剂II比催化剂I高

(3)根椐图中数据，计算此反应在300⁰C时的平衡常数。（写出计箅过程）

(4)将上述平衡体系升温至400°C, 平衡常数_：K(400⁰C) ______ K(300⁰C) (填<、=或> )。

(5)其它条件不变，若上述反应在催化剂Ⅱ，400°C下达到平衡，请在上图画出CO₂转化率随时间变化图。

 

Answer 1

【答案】

（16分）(1) 0.054 （3分）(2)  A D  （4分）

(3)  K="0.050" （L/mol）² （4分）  (4)  <  （2分）   (5) （3分）

【解析】

试题分析：（1）根据图像可知，使用催化剂 I时，反应在10小时时CO₂的转化率是0.18，则消耗CO₂的物质的量浓度是0.18×1.00mol/L＝0.18mol/L，则根据方程式可知，消耗氢气的物质的量是0.18mol/L×3＝0.54mol/L，所以氢气的反应速率是0.54mol/L÷10h＝0.054mol/(L·h)。

(2) 密度是混合气的质量和容器容积的比值，在反应过程中质量和容积始终是不变的，因此密度始终是不变的，则A正确；充入氩气増大压强，但物质的浓度不变，平衡不移动，则CO₂的转化率不变，B不正确；催化剂只能改变反应速率，不能改变平衡状态，则转化率是不变的，C不正确；根据图像可知，在催化剂Ⅱ时反应速率快，达到平衡的时间少，催化效率高，D正确，答案选AD。

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

起始浓度（mol/L）        1.00      1.60         0           0

转化浓度（mol/L）        0.20      0.60         0.20        0.20

平衡浓度（mol/L）        0.80      1.00         0.20        0.20

所以平衡常数K＝

（4）该反应是放热反应，则升高温度平衡向逆反应方向移动，平衡常数减小，则平衡常数_：K(400⁰C)＜K(300⁰C)。

（5）升高温度，反应速率加快，达到平衡的时间减少，但CO₂的转化率降低，所以图像是

考点：考查反应速率、平衡常数的计算、外界条件对平衡状态的影响和平衡状态的判断以及图像识别

点评：该题是高考中的常见题型，属于中等难度的试题。试题贴近高考，综合性强，在注重对学生基础知识巩固与训练的同时，侧重对学生能力的培养与解题方法的指导和训练，旨在考查学生灵活运用基础知识解决实际问题的能力，有利于培养学生的逻辑推理能力和规范答题能力，有助于提升学生的学科素养。