Question

【題目】以CO2為碳源制取低碳有機物成為國際研究焦點，下面為CO2加氫制取乙醇的反應：2CO2(g)+6H2(g)CH3CH2OH(g)+3H2O(g)△H=- QkJ/mol(Q>0)，在密閉容器中，按H2與CO2的物質(zhì)的量之比為3:1進行投料，在5MPa下測得不同溫度下平衡體系中各種物質(zhì)的體積分數(shù)(y%)如下圖所示。

(1)表示CH3CH2OH體積分數(shù)曲線的是_______（選填序號）；在一定溫度下反應達到平衡的標志是______（選填編號)

a.平衡常數(shù)K不再增大

b.CO2的轉(zhuǎn)化率不再增大

c.混合氣體的平均相對分子質(zhì)量不再改變　

d.反應物不再轉(zhuǎn)化為生成物

(2)其他條件恒定，如果想提高CO2的反應速率，可以采取的反應條件是_______(選填編號)；達到平衡后，能提高H2轉(zhuǎn)化率的操作是_______(選填編號)

a.降低溫度 b.充入更多的H2 c.移去乙醇 d.增大容器體積

(3)圖中曲線II和III的交點a對應物質(zhì)的體積分數(shù)ya=_______%

Answer 1

【答案】II bc b ac 18.75

【解析】

(1)根據(jù)反應生成CH3CH2OH與H2O的物質(zhì)的量關系分析判斷；

達到平衡有兩個標志：一是正、逆反應速率相等，二是各組分的濃度不再變化，以及由其延伸的量不再變化即是平衡狀態(tài)；

(2)根據(jù)外界條件對反應速率的影響分析判斷速率變化；提高物質(zhì)轉(zhuǎn)化率的方法是增加另一種物質(zhì)，分離出生成物，改變溫度、壓強使平衡正向移動；

(3)a點為II和III的交點，設此時II 表示的C2H5OH體積為V，那么III 表示的H2也為V，根據(jù)方程式中的關系求出CO2和H2O的體積，再求體積分數(shù)。

(1)在反應2CO2(g)+6H2(g)CH3CH2OH(g)+3H2O(g)中：每反應消耗2molCO2，同時會生成1mol CH3CH2OH(g)，同時生成3molH2O(g)。生成的CH3CH2OH的物質(zhì)的量是水的三分之一，所以符合條件的曲線為II；

a.化學平衡常數(shù)K只與溫度有關，與是否達到平衡狀態(tài)無關，a錯誤；

b.CO2的轉(zhuǎn)化率不再增大，即反應達到限度，反應處于平衡狀態(tài)，b正確；

c.反應后氣體的物質(zhì)的量減少，質(zhì)量不變，所以混合氣體的平均相對分子質(zhì)量逐漸增大，當混合氣體的平均相對分子質(zhì)量不再改變時即是平衡狀態(tài)，c正確；

d.反應達到平衡狀態(tài)時正、逆反應仍在進行，任何物質(zhì)單位時間內(nèi)的消耗量與生成物相等，物質(zhì)的濃度不變，所以不存在反應物不再轉(zhuǎn)化為生成物的狀態(tài)，d錯誤；

故合理選項是bc；

(2)其他條件恒定，如果想提高CO2的反應速率，可以采取的反應條件是：

a.降低溫度，反應速率減小，a錯誤；

b.補充H2，反應物的濃度增大，反應速率加快，化學平衡正向移動，b正確；

c.移去甲醇，生成物濃度減小，速率降低，平衡向正反應移動，c錯誤；

d.增大容器體積，各反應物的濃度減小，反應速率降低，d錯誤；

故合理選項是b；

達到平衡后，可以提高反應物H2轉(zhuǎn)化率，就是使化學平衡正向移動。

a.已知該反應為放熱反應，降低溫度，平衡正向移動，氫氣的轉(zhuǎn)化率增大，a符合題意；

b.補充H2，氫氣反應物的濃度增大，提高二氧化碳轉(zhuǎn)化率，H2轉(zhuǎn)化率減小，b不符合題意；

c.移去甲醇，生成物濃度減小，平衡向正反應移動，H2轉(zhuǎn)化率增大，c符合題意；

d.增大容器體積，壓強減小，化學平衡向逆方向移動，H2的轉(zhuǎn)化率減小，d不符合題意；

故合理選項是ac；

(3)在該圖象中，III表示H2，IV表示CO2，I表示H2O，II表示C2H5OH。a點為II和III的交點，設此時II表示的 C2H5OH體積為V，那么III 表示的H2也為V，由于加入的H2、CO2的比是3：1，反應也是按照3：1關系進行，所以可知為CO2 為V，H2O為C2H5OH的三倍，則為3V，所以a對應的體積分數(shù)ya=×100%=18.75%。