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(14分)CO 2 可转化成有机物实现碳循环。

来源:学生作业帮 编辑:拍题作业网作业帮 分类:化学作业 时间:2024/04/29 06:24:08
(14分)CO 2 可转化成有机物实现碳循环。
(1)在体积为1 L的密闭容器中,充入1 mol CO 2 和3 mol H 2 ,一定条件下发生反应: CO 2 (g)+3H 2 (g) CH 3 OH(g)+H 2 O(g)  Δ H =-49.0 mol·L -1 ,测得CO 2 和CH 3 OH(g)的浓度随时间变化如图所示。

①从0 min到10 min, v (H 2 )=      mol·(L·min) -1
②能说明上述反应达到平衡状态的是     (选填编号)。 
A.反应中CO 2 与CH 3 OH的物质的量浓度之比为1︰1(即图中交叉点)
B.容器内气体的压强不随时间的变化而变化
C.单位时间内每消耗3 mol H 2 ,同时生成1 mol H 2 O
D.CO 2 的体积分数在混合气体中保持不变
③下列措施中能使 n (CH 3 OH)/ n (CO 2 )增大的是       (选填编号)。
A.将H 2 O(g)从体系中分离                       B.恒温恒容充入He
C.恒温恒压充入He          D.恒温恒容再充入1 mol CO 2 和3 mol H 2
(2)据报道,一定条件下由二氧化碳和氢气合成二甲醚已成为现实。
2CO 2 (g)+6H 2 (g) CH 3 OCH 3 (g)+3H 2 O(g) 
在一定压强下,测得反应的实验数据如下表。

分析表中数据回答下列问题:
①反应的温度升高,K值      (填“增大”、“减小”或“不变”)。
②提高氢碳比[n(H 2 )/n(CO 2 )], K值      (填“增大”、“减小”或“不变”)。
(3)800℃时,C(s)+CO 2 (g) 2CO(g)的平衡常数K=1.64,相同条件下测得 c (CO)=0.20 mol·L 1 c (CO 2 )=0.05 mol·L 1 ,此时反应向   (填“正”或“逆”)方向进行。
(4)在密闭容器中通入1mol H 2 和1mol CO 2 发生H 2 (g)+CO 2 (g) CO(g)+H 2 O(g) △H> 0反应,当反应达到平衡后,在其他条件不变时,若升高温度,请在下图中画出正( v )、逆( v )反应速率随时间t变化的示意图。
(1)①0.225  ②BD    ③AD     (2)减小   不变
(3)正     (4)

(1)①根据图像可知甲醇的物质的量浓度是0.75mol/L,所以由方程式可知消耗氢气的物质的量浓度是0.75mol/L×3=2.25mol/L。所以氢气反应速率为
②在一定条件下,当可逆反应的正反应速率和逆反应速率相等时(但不为0),反应体系中各种物质的浓度或含量不再发生变化的状态,称为化学平衡状态,所以选项D正确。浓度不再发生变化,但物质之间但浓度不一定相等,A不正确。由于反应前后体积是变化的,所以压强也是变化的,因此当容器内气体的压强不随时间的变化而变化时,反应即达到平衡状态。选项C中反应速率的方向是相同的,所以不能说明。
③将H 2 O(g)从体系中分离,平衡向正反应方向移动,所以 n (CH 3 OH)/ n (CO 2 )增大,A正确。恒温恒容充入He,物质的浓度不变,平衡不移动, n (CH 3 OH)/ n (CO 2 )不变,B不正确。恒温恒压充入He,则容器容积必然增大,平衡向逆反应方向移动,C不正确。选项D相当于增大压强,平衡向正反应方向移动,正确。所以答案选AD。
(2)①根据表中数据可知,温度越高CO 2 的转化率越低,说明升高温度,平衡向逆反应方向越低,即正反应是放热反应。所以温度升高,平衡常数减小。
②平衡常数只与温度有关,所以高氢碳比[n(H 2 )/n(CO 2 )], K值是不变的。
(3)因为此时 <1.64,所以反应向正反应方向移动。
(4)因为反应是吸热反应,所以升高温度,正逆反应速率均增大,但正反应速率增大的程度大于逆反应速率的程度,所以平衡向正反应方向移动。