Question

(8分) CO₂是最重要溫室氣體,如何降低大氣中CO₂的含量及有效地開發(fā)利用CO₂具有重大意義。
（1）科學(xué)家用H₂和CO₂生產(chǎn)甲醇燃料。為探究該反應(yīng)原理，進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn)：某溫度下，在容積為2 L的密閉容器中充入1 mol CO₂和3．25 mol H₂，在一定條件下反應(yīng)，測(cè)得CO₂、CH₃OH(g)和H₂O(g)的物質(zhì)的量(n)隨時(shí)間的變化關(guān)系如圖所示。

①寫出該反應(yīng)的化學(xué)方程式_______________________ 計(jì)算從反應(yīng)開始到3 min時(shí)，氫氣的平均反應(yīng)速率v(H₂)＝____________________。
②下列措施中一定能使CO₂的轉(zhuǎn)化率增大的是___________________ 。
A 在原容器中再充入1 mol H₂         B 在原容器中再充入1 mol CO₂   
C  縮小容器的容積             D 使用更有效的催化劑
E．在原容器中充入1 mol He  F．將水蒸氣從體系中分離出
（2）科學(xué)家還利用氫氣在一定條件下與二氧化碳反應(yīng)生成乙醇燃料，其熱化學(xué)反應(yīng)方程式為:2CO₂(g)＋6H₂(g)      CH₃CH₂OH(g)＋3H₂O(g)　ΔH＝a kJ·mol^－1，
（3）在一定壓強(qiáng)下，測(cè)得該反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如表所示。請(qǐng)根據(jù)表中數(shù)據(jù)回答下列問題。

溫度(K) CO2轉(zhuǎn)化率/(%) n(H2)/n(CO2)	500	600	700	800
1．5	45	33	20	12
2	60	43	28	15
3	83	62	37	22

①上述反應(yīng)的a________0(填“大于”或“小于”)。
②恒溫下，向反應(yīng)體系中加入固體催化劑，則該反應(yīng)的反應(yīng)熱a值________(填“增大”、“減小”或“不變”)。
③在一定溫度下，增大的值，CO₂轉(zhuǎn)化率_________，生成乙醇的物質(zhì)的量________(填“增大”、“減小”、“不變”或“不能確定”)。

Answer 1

（1） ① CO₂ ＋3H₂ CH₃OH ＋H₂O ；0．375 mol·L^－1·min^－1　②A、C、F；
（2） ①小于 ；②不變 ；③增大，增大。

解析試題分析：（1）①根據(jù)題意可得該反應(yīng)的化學(xué)方程式是CO₂ ＋3H₂  CH₃OH ＋H₂O；V(CO₂)=(1．00-0．25)mol÷2L÷3min=0．125mol/(L·min),V(H₂)="3" V(CO₂)=0．375mol/(L·min), ②A．增大反應(yīng)物的濃度可以使平衡正向移動(dòng)，因此可以提高CO₂的轉(zhuǎn)化率，正確；B．在原容器中再充入1 mol CO₂,平衡正向移動(dòng)，但是平衡移動(dòng)消耗量遠(yuǎn)小于加入量，因此CO₂的轉(zhuǎn)化率反而降低，錯(cuò)誤；C．縮小容器的容積，即增大壓強(qiáng)，平衡向氣體體積減小的方向，即向正反應(yīng)方向移動(dòng)，故可以提高CO₂的轉(zhuǎn)化率，正確；D．使用更有效的催化劑，可以加快反應(yīng)速率，但是不能時(shí)平衡移動(dòng)，CO₂的轉(zhuǎn)化率不變，錯(cuò)誤；E．在原容器中充入1 mol He，由于反應(yīng)混合物中各組分的濃度不變，所以平衡不發(fā)生移動(dòng)，錯(cuò)誤；F．將水蒸氣從體系中分離出，則減小了生成物的濃度，平衡正向移動(dòng)，因此可以提高CO₂的轉(zhuǎn)化率，正確；（2）①在加入物質(zhì)的量的比相同時(shí)，由于升高溫度，CO₂轉(zhuǎn)化率降低，說明升高溫度，平衡逆向移動(dòng)，根據(jù)平衡移動(dòng)原理：升高溫度，平衡向吸熱反應(yīng)方向移動(dòng)，逆反應(yīng)方向是吸熱反應(yīng)，所以該反應(yīng)的正反應(yīng)是放熱反應(yīng)，因此上述反應(yīng)的a<0． ②恒溫下，向反應(yīng)體系中加入固體催化劑由于溫度不變，則該反應(yīng)的反應(yīng)熱a值不變，③在一定溫度下，增大的值，即增大其中一種反應(yīng)物的濃度，可以使其它物質(zhì)的轉(zhuǎn)化率增大故CO₂轉(zhuǎn)化率增大；由于平衡正向移動(dòng)，所以生成乙醇的物質(zhì)的量增大。
考點(diǎn)：考查化學(xué)反應(yīng)速率的計(jì)算、提高物質(zhì)轉(zhuǎn)化率的措施、反應(yīng)熱的判斷的知識(shí)。