Question

隨著人類對溫室效應(yīng)和資源短缺等問題的重視，如何降低大氣中CO₂的含量及有效地開發(fā)利用CO₂，引起了各國的普遍重視．
（1）目前工業(yè)上有一種方法是用CO₂來生產(chǎn)燃料甲醇．為探究反應(yīng)原理，現(xiàn)進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn)，在體積為1L的密閉容器中，充入1mol CO₂和3mol H₂，一定條件下發(fā)生反應(yīng)：
CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃OH（g）+H₂O（g）△H=-49.0kJ/mol
測得CO₂和CH₃OH（g）的濃度隨時間變化如圖所示．
①從反應(yīng)開始到平衡，氫氣的平均反應(yīng)速率v（H₂）=

 

②該反應(yīng)的平衡常數(shù)表達(dá)式為K=

 

．
③下列措施中能使

n(CH3OH)

n(CO2)

增大的是

 

．
A．升高溫度                  B．充入He（g），使體系壓強(qiáng)增大
C．將H₂O （g）從體系中分離      D．再充入1mol CO₂和3mol H₂
（2）有人提出，可以設(shè)計反應(yīng)2CO（g）=2C（s）+O₂（g）  通過其自發(fā)進(jìn)行來消除CO的污染．該方案

 

（填“是”、“否”）可行，理由是：

 

．

Answer 1

考點(diǎn)：物質(zhì)的量或濃度隨時間的變化曲線,化學(xué)平衡的影響因素

專題：化學(xué)平衡專題

分析：（1）①根據(jù)v=

△c

△t

計算；
②根據(jù)平衡常數(shù)等于生成物的濃度冪之積除以反應(yīng)物的濃度冪之積計算；
③要使n（CH₃OH）/n（CO₂）增大，應(yīng)使平衡向正反應(yīng)方向移動；
（2）根據(jù)△G=△H-T?△S判斷反應(yīng)能否自發(fā)進(jìn)行．

解答： 解：（1）①利用三段式解題法計算   
                CO₂（g）+3H₂（g） CH₃OH（g）+H₂O（g），
開始（mol/L）：1        3                0           0
變化（mol/L）：0.75     2.25             0.75       0.75 
平衡（mol/L）：0.25    0.75              0.75       0.75
從反應(yīng)開始到平衡，氫氣的平均反應(yīng)速率v（H₂）=

△c

△t

=

2.25mol/L

10min

=0.225 mol?L^-1?min^-1，
故答案為：0.225mol?L^-1?min^-1；
②平衡常數(shù)等于生成物的濃度冪之積除以反應(yīng)物的濃度冪之積，則K=

c(CH3OH)?c(H2O)

c(CO2)?c3(H2)

，故答案為：

c(CH3OH)?c(H2O)

c(CO2)?c3(H2)

；
③要使n（CH₃OH）/n（CO₂）增大，應(yīng)使平衡向正反應(yīng)方向移動，
A．因正反應(yīng)放熱，升高溫度平衡向逆反應(yīng)方向移動，則n（CH₃OH）/n（CO₂）減小，故A錯誤；
B．充入He（g），使體系壓強(qiáng)增大，但對反應(yīng)物質(zhì)來說，濃度沒有變化，平衡不移動，n（CH₃OH）/n（CO₂）不變，故B錯誤；
C．將H₂O（g）從體系中分離，平衡向正反應(yīng)方法移動，n（CH₃OH）/n（CO₂）增大，故C正確；
D．再充入1mol CO₂和3mol H₂，等效于在原來基礎(chǔ)上縮小體積一半，壓強(qiáng)增大，平衡向正反應(yīng)方向移動，則n（CH₃OH）/n（CO₂）增大，故D正確．
故答案為：CD；
（2）反應(yīng)2CO═2C+O₂是吸熱反應(yīng)即△H＞0，且△S＜0，則△H-T?△S＞0，反應(yīng)不能自發(fā)進(jìn)行，所以通過其自發(fā)進(jìn)行來消除CO的污染是不可行的，
故答案為：否；△H＞0，△S＜0．

點(diǎn)評：本題考查較為綜合，涉及化學(xué)平衡計算以及平衡移動反應(yīng)自發(fā)的條件等問題，題目難度較大，注意根據(jù)圖象計算各物質(zhì)的平衡濃度為解答該題的關(guān)鍵．