Question

【題目】科學家對CO2的應用研究日新月異。

（1）科學家研制成功一種新型催化劑，能將CO2轉變為甲烷。在常壓、300℃，CO2與H2體積比為1︰4時在體積為V L的容器中反應，CO2轉化率達90%。由圖1可知升高溫度，K將___（填“增大”“減小”或“不變”）；300℃時，從反應開始，到達到平衡，以H2的濃度變化表示化學反應速率是____（用nA、tA、V表示）。

（2）CO2經催化加氫還可合成低碳烯烴有機物：2CO2(g)+6H2(g)C2H4(g)+4H2O(g) ΔH=Q kJ·mol1。在0.1MPa時，按n(CO2)︰n(H2)=1︰3投料，圖2表示平衡時四種氣態物質的物質的量（n）與溫度（T）的關系。

①Q___0（填“>”“=”或“<”）；

②曲線c表示的物質為____；

③為提高CO2的平衡轉化率，除改變溫度外，還可采取的措施是___。

（3）已知CO2(g)+2CH3OH(g)CH3OCOOCH3(g)+H2O(g)。在恒溫容積可變的容器中加入1mol CO2、2mol CH3OH，CO2的轉化率與反應時間如圖3所示，在反應過程中加壓，若t1時容器體積為1000mL，則t2時容器體積為_____mL。

Answer 1

【答案】減小 mol·L1·min1 < C2H4 增大壓強或增大氫氣的濃度 25

【解析】

在利用圖3時，從t1到t2，CO2的轉化率由0.5變為0.8，我們仍需從起點開始建立三段式，如果從t1作為起點，則CO2的轉化率不是0.3。

（1）由圖1可知，升高溫度，n(CH4)減小，平衡逆向移動，從而說明正反應為放熱反應，K將減小；300℃時，以H2的濃度變化表示化學反應速率是mol·L1·min1；

（2）①從圖2 中可以看出，升高溫度，n(H2)增大，說明平衡逆向移動，正反應為放熱反應Q<0；

②平衡逆向路移動，n(H2)增大，n(CO2)增大，n(C2H4)減小，n(H2O)減小，再從變化量分析，n(H2O)為n(C2H4)的4倍，所以曲線c表示的物質為C2H4；

③為提高CO2的平衡轉化率，除改變溫度外，還可采取的措施是增大壓強或增大氫氣的濃度；

（3） CO2(g)+2CH3OH(g)CH3OCOOCH3(g)+H2O(g)

起始量 1mol/L 2mol/L 0 0

變化量0.5mol/L 1mol/L 0.5mol/L 0.5mol/L

平衡量0.5mol/L 1mol/L 0.5mol/L 0.5mol/L

K=

設加壓后，容器的容積為V

CO2(g)+2CH3OH(g)CH3OCOOCH3(g)+H2O(g)

起始量 mol/L mol/L 0 0

變化量mol/L mol/L mol/L mol/L

平衡量mol/L mol/L mol/L mol/L

K=，V=0.025L=25mL；

答案為：25。