Question

以CO₂為碳源制取低碳有機(jī)物成為國際研究焦點(diǎn)，下面為CO₂加氫制取乙醇的反應(yīng)：2CO₂（g）+6H₂（g）

催化劑

CH₃CH₂OH（g）+3H₂O（g）-Q（Q＞0）
在密閉容器中，按H₂與CO₂的物質(zhì)的量之比為3：1進(jìn)行投料，在5MPa下測(cè)得不同溫度下平衡體系中各種物質(zhì)的體積分?jǐn)?shù)（y%）如圖所示．完成下列填空：
（1）表示CH₃CH₂OH體積分?jǐn)?shù)曲線的是

 

（選填序號(hào)）
（2）在一定溫度下反應(yīng)達(dá)到平衡的標(biāo)志是

 

（選填編號(hào)）
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(duì)分子質(zhì)量不再改變
d．反應(yīng)物不再轉(zhuǎn)化為生成物
（3）其他條件恒定，如果想提高CO₂的反應(yīng)速率，可以采取的反應(yīng)條件是

 

（選填編號(hào)）；達(dá)到平衡后，能提高H₂轉(zhuǎn)化率的操作是

 

（選填編號(hào)）
a．降低溫度  b．充入更多的H₂ c．移去乙醇   d．增大容器體積
（4）圖中曲線Ⅱ和Ⅲ的交點(diǎn)a對(duì)應(yīng)的體積分?jǐn)?shù)y_a=

 

%

Answer 1

分析：（1）反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，升高溫度平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，升高溫度CH₃CH₂OH含量升高，平衡時(shí)H₂O的含量是CH₃CH₂OH含量的三倍；
（2）達(dá)到平衡有兩個(gè)標(biāo)志：一是正逆反應(yīng)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)；
（3）根據(jù)外界條件對(duì)反應(yīng)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(qiáng)使平衡正向移動(dòng)；
（4）a點(diǎn)為II和III的交點(diǎn)，設(shè)此時(shí)II C₂H₅OH體積為V，那么III H₂也為V，根據(jù)方程式中的關(guān)系求出CO₂和H₂O的體積，再求體積分?jǐn)?shù)y_a．

解答：解：反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，升高溫度平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，升高溫度CH₃CH₂OH含量升高，CO₂與H₂的含量降低，平衡時(shí)H₂O的含量是CH₃CH₂OH含量的三倍，符合條件的曲線為II；
故答案為：II；
（2）在一定溫度下反應(yīng)達(dá)到平衡的標(biāo)志是：
a．平衡常數(shù)K只與溫度有關(guān)，與是否達(dá)到平衡狀態(tài)無關(guān)，故a錯(cuò)誤；
b．CO₂的轉(zhuǎn)化率不再增大，即反應(yīng)達(dá)到限度，是平衡狀態(tài)，故b正確；
c．反應(yīng)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(duì)分子質(zhì)量逐漸增大，當(dāng)混合氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量不再改變時(shí)即是平衡狀態(tài)，故c正確；
d．反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)是正逆反應(yīng)仍在進(jìn)行，所以不存在反應(yīng)物不再轉(zhuǎn)化為生成物的狀態(tài)，故d錯(cuò)誤；
故答案為：bc；
（3）其他條件恒定，如果想提高CO₂的反應(yīng)速率，可以采取的反應(yīng)條件是：
a、降低溫度，反應(yīng)速率減小，故A錯(cuò)誤；
b、補(bǔ)充H₂，反應(yīng)物的濃度增大，反應(yīng)速率加快，故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(yīng)移動(dòng)，故c錯(cuò)誤；
d、增大容器體積，各反應(yīng)物的濃度減小，反應(yīng)速率降低，故d錯(cuò)誤；
故答案為：b；
達(dá)到平衡后，能提高H₂轉(zhuǎn)化率的操作是：
a、已知該反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，降低溫度，平衡逆向移動(dòng)，氫氣的轉(zhuǎn)化率減小，故a不符合；
b、補(bǔ)充H₂，氫氣反應(yīng)物的濃度增大，提高二氧化碳轉(zhuǎn)化率，本身轉(zhuǎn)化率減小，故b不符合；
c、移去甲醇，生成物濃度減小，平衡向正反應(yīng)移動(dòng)，氫氣轉(zhuǎn)化率增大，故c符合；
d、增大容器體積，壓強(qiáng)減小，平衡向逆方向移動(dòng)，氫氣的轉(zhuǎn)化率減小，故d不符合；
故答案為：b；c；
（4）a點(diǎn)為II和III的交點(diǎn)，設(shè)此時(shí)II C₂H₅OH體積為V，那么III H₂也為V，可知為CO₂ 為

1

3

V，H₂O為C₂H₅OH的三倍，則為3V，
所以a對(duì)應(yīng)的體積分?jǐn)?shù)y_a=

V

V+V+ 1 3 V+3V

×100%=18.75%；
故答案為：18.75．

點(diǎn)評(píng)：本題考查化學(xué)平衡的平衡標(biāo)志判斷，轉(zhuǎn)化率、反應(yīng)速率的變化分析，化學(xué)反應(yīng)速率的影響因素分析判斷，平衡移動(dòng)原理的應(yīng)用，題目難度中等．