Question

CO2是最重要温室气体，如何降低大气中CO2的含量及有效地开发利用CO2具有重大意义．（1）科学家用H2和CO2

CO2是最重要温室气体，如何降低大气中CO2的含量及有效地开发利用CO2具有重大意义．（1）科学家用H2和CO2生产甲醇燃料．为探究该反应原理，进行如下实验：某温度下，在容积为2L的密闭容器中充入1mol CO2和3.25mol H2，在一定条件下反应，测得CO2、CH3OH（g）和H2O（g）的物质的量（n）随时间的变化关系如图所示．①写出该反应的化学方程式______，计算从反应开始到3min时，氢气的平均反应速率v（H2）=______．②下列措施中一定能使CO2的转化率增大的是______．A．在原容器中再充入1mol H2 B．在原容器中再充入1mol CO2 C．缩小容器的容积D．使用更有效的催化剂 E．在原容器中充入1mol He F．将水蒸气从体系中分离出（2）科学家还利用氢气在一定条件下与二氧化碳反应生成乙醇燃料，其热化学反应方程式为：2CO2（g）+6H2（g）?CH3CH2OH（g）+3H2O（g）△H=a kJ?mol-1，在一定压强下，测得该反应的实验数据如表所示．请根据表中数据回答下列问题． 500 600 700 800 1.5 45 33 20 12 2 60 43 28 15 3 83 62 37 22①上述反应的a______0（填“大于”或“小于”）．②恒温下，向反应体系中加入固体催化剂，则该反应的反应热a值______（填“增大”、“减小”或“不变”）．③在一定温度下，增大n(H2)n(CO2)的值，CO2转化率______，生成乙醇的物质的量______（填“增大”、“减小”、“不变”或“不能确定”）．

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Answer 1

（1）①该工业方法制取甲醇原理为二氧化碳与氢气反应生成甲醇和水，反应方程式为CO₂（g）+3H₂（g）CH₃OH（g）+H₂O（g），故答案为：CO₂（g）+3H₂（g）CH₃OH（g）+H₂O（g）；
根据三段式计算
                  CO₂（g）+3H₂（g）CH₃OH（g）+H₂O（g）
开始（mol）：1       3.25           0          0
变化（mol）：0.5      1.5           0.5       0.5
3min时（mol）：0.5     1.75           0.5       0.5
从反应开始到平衡，氢气的平均反应速率v（H₂）=

1.5mol 2L

3min

=0.25mol/（L．min）
故答案为：CO₂+3H₂ CH₃OH+H₂O；    0.25 mol?L^-1?min^-1；
②CO₂的转化率增大，平衡正向移动，根据影响平衡移动的外界因素可以作判断；
A．在原容器中再充入1mol H₂，平衡正向移动，CO₂的转化率增大，故A正确；
B．在原容器中再充入1mol CO₂，CO₂的总物质的量在增加，虽然平衡在正向移动，根据勒夏特列原理可知，CO₂的转化率减小，帮B错误；
C．缩小容器的容积，相当于加压，由于该反应是气体体积减小的反应，所以平衡正向移动，CO₂的转化率增大，故C正确；
D．使用更有效的催化剂，对化学平衡的移动没有影响，故D错误；    
E．在原容器中充入1mol He，体积没有变化，各成分浓度不变，平衡不移动，故E错误；   
F．将水蒸气从体系中分离出，减小生成物浓度，平衡正向移动，CO₂的转化率增大，故F正确；
故答案选：ACF；
（2）①由图表分析判断，随温度升高，二氧化碳转化率减小，说明平衡逆向进行，逆向是吸热反应，正向是放热反应，a小于0故；故答案为：小于；
②催化剂对化学平衡没有影响，所以加入催化剂，平衡不移动，反应反应热不变，故答案为：不变；
③氢气和二氧化碳物质的量比值增大，可以是增加氢气，也可能为减小二氧化碳，所以二氧化碳转化率增大，但生成的乙醇的物质的量不一定增大或减小，故答案为：不能确定；