Question

如何降低大气中CO2的含量及有效利用CO2，目前已引起各国普遍重视．工业上有一种方法是用CO2来生产燃料甲

如何降低大气中CO2的含量及有效利用CO2，目前已引起各国普遍重视．工业上有一种方法是用CO2来生产燃料甲醇．为探究反应原理，现进行如下实验，在体积为1L的密闭容器中，充入1mol CO2和3mol H2，在500℃下发生反应：CO2（g）+3H2（g） 催化剂 .加热、加压 CH3OH（g）+H2O（g）．实验测得CO2（g）和CH3OH（g）的浓度随时间变化如下图1所示．（1）从反应开始到平衡，氢气的平均反应速率v（H2）=______；（2）如图2是改变温度时H2的化学反应速率随时间变化的示意图，则该反应的正反应是______热（填“吸”或“放”）反应．若提高温度到800℃进行，达平衡时，K值______（填“增大”、“减小”或“不变”），（3）500℃达平衡时，CH3OH的体积分数ω为______．

Answer 1

（1）由图可知，10min到达平衡，平衡时甲醇的浓度变化为0.75mol/L，由方程式CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃OH（g）+H₂O可知，氢气的浓度变化等于甲醇的浓度变化量为0.75mol/L×3=2.25mol/L，故v（H₂）=

2.25mol/L

10min

=0.225mol/（L?mon），故答案为：0.225；
（2）根据图象知，升高温度，逆反应速率大于正反应速率，平衡向逆反应方向移动，则正反应是放热反应，提高温度到800℃进行，达平衡时，平衡逆向移动，平衡常数减小，故答案为：放；减小；
（3）开始时c（CO₂）=1mol/L、c（H₂）=3mol/L，平衡时c（CO₂）=0.25mol/L，c（CH₃OH）=c（H₂O）=0.75mol/L，则c（H₂）=3mol/L-0.75mol/L×3=0.75mol/L，CH₃OH的体积分数等于甲醇的物质的量浓度与总物质的量浓度之比，所以甲醇的体积分数=

0.75mol

(0.25+0.75+0.75＝0.75)mol/L

×100%=30%，故答案为：30%．