[题目]工业上可以利用废气中的CO2为原料制取甲醇.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:写出二氧化碳和氢气制备甲醇的热化学方程式 .(2)如果只改变一个条件使上述反应的平衡常数K值变大.则该反应 .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� 题目和参考答案——青夏教育精英家教网—

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【题目】工业上可以利用废气中的CO2为原料制取甲醇，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：

写出二氧化碳和氢气制备甲醇的热化学方程式_______________________________。

(2)如果只改变一个条件使上述反应的平衡常数K值变大，则该反应_____________。

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)其他条件相同，该甲醇合成反应在不同催化剂（Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ）作用下反应相同的时间后，CO2的转化率随反应温度的变化如图所示：

①在相同条件下，三种催化剂Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ的催化效率由高到低的顺序是____________。

②c点CO2的转化率高于b点，原因是_________________________________。

(4)常温常压下若反应的容器容积为2.0L，反应时间为4.0 min，容器里气体密度减少了2.0 g·，在这段时间内CO2平均反应速率为_____________。反应在t1时达到平衡，在这过程中c(CO2)随时间t变化的曲线如下图所示。保持其他条件不变，t1时将容器体积压缩到1 L，请在下图中画出t1后c(CO2)随时间t变化的趋势曲线（假设在t2时达到平衡）_________。

【答案】CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(l)＋H2O(l) ΔH=－50 kJ·mol－1 AD Ⅰ＞Ⅱ＞Ⅲ b、c点均未达到平衡状态，c点温度高，反应速率较快，故CO2的转化率较大 0.01 mol·L-1·min-1

【解析】

（1）根据图1中能量变化写出反应的热化学方程式，然后根据盖斯定律写出由二氧化碳和氢气制备甲醇的热化学方程式；

（2）平衡常数只受温度的影响，该反应为放热反应，平衡常数增大，则平衡向着正向移动，说明降低了温度，据此进行解答；

（3）根据图像判断在相同温度下，三种不同的催化剂，二氧化碳的转化率大小关系；b、c点均未达到平衡状态，且c点CO2的转化率高于b点，因此对应的是条件是温度高，反应速率较快；

（4）根据容器内气体的密度减小量，可以求出气体的质量减小的质量，根据质量差量法进行计算；气体体积减小一半，二氧化碳的浓度增大一倍，c(CO2) =0.05mol/L，但该过程相当于增大压强，CO2(g)+3H2(g)CH3OH(l)+H2O(l) 平衡向右移动，所以0.025mol/L <c(CO2) <0.05mol/L，据此规律画图。

（1）图1中的热化学方程式为①CO（g）+H2O（l）=CO2（g）+H2（g）△H=-41kJ/mol，②CO（g）+2H2（g）=CH3OH（l）△H=-（510-419）kJ/mol=-91KJ/mol，根据盖斯定律②-①得：二氧化碳和氢气制备甲醇的热化学方程式：CO2（g）+3H2（g）=CH3OH（l）+H2O（l）△H=-50KJ/mol；因此，本题正确答案是：CO2（g）+3H2（g）=CH3OH（l）+H2O（l）△H=-50KJ/mol。

（2）如果反应方程式CO2+3H2CH3OH+H2O的平衡常数K值变大，则需要降低温度，
A．降低温度，平衡一定向着正向移动，故A正确；
B．降低温度后，正逆反应速率都减小，正反应速率在达到平衡前始终在减小，故B错误；
C．平衡常数变大，反应物浓度减小，生成物浓度增大，则化学平衡一定向着正向移动，故C错误；
D．化学平衡常数变大，需要降低温度，则正逆反应速率都减小，因为平衡向着正向移动，则逆反应速率先减小后增大，故D正确；
因此，本题正确答案是：AD；

(3)①由图可知：在相同温度下，三种不同的催化剂，二氧化碳的转化率是Ⅰ＞Ⅱ＞Ⅲ，所以在相同条件下，三种催化剂Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ的催化效率由高到低的顺序是Ⅰ＞Ⅱ＞Ⅲ；综上所述，本题答案是：Ⅰ＞Ⅱ＞Ⅲ。

②c点CO2的转化率高于b点，是因为b、c点均未达到平衡状态，c点温度高，反应速率较快；综上所述，本题答案是：b、c点均未达到平衡状态，c点温度高，反应速率较快，故CO2的转化率较大。

(4)反应的容器容积为2.0L，容器内气体的密度减小了2.0g/L，则气体的质量减小了2.0g/L×2.0L=4.0g，

CO2 +3H2 CH3OH +H2O

1mol m 50g

nmol 4g

所以二氧化碳减少的物质的量为：n(CO2)=0.08mol，因此V(CO2)=Δc(CO2)÷Δt= (0.08mol÷2L)÷4min=0.01mol/(L·min)。由图像可知：反应CO2(g)+3H2(g)CH3OH(l)+H2O(l)中起始时c(CO2)=0.10mol/L，平衡是c(CO2)=0.025mol/L，保持其他条件不变，t1时将容器体积压缩到1L，二氧化碳的浓度为c(CO2)=0.05mol/L，之后平衡向着正向移动，二氧化碳的浓度减小，直到t2时刻达到平衡，t2时刻二氧化碳的浓度一定大于0.025 mol/L，则t1时刻之后图像如图：；

综上所述，本题答案是：0.01 mol·L-1·min-1 ；。

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