Question

【題目】二氧化碳的捕集和轉化是科學研究中的熱點問題。我國科研人員提出了以Ni/Al2O3為催化劑，由 CO2(g)和H2(g)轉化為CH4(g)和H2O(g)的反應歷程，其示意圖如下：

(1)該可逆反應的化學方程式為_________。使用催化劑Ni/Al2O3_________ (填“能”或“不能”)提髙CO2的平衡轉化率。

(2)300℃下，在一恒容密閉容器中充入一定量的CO2與H2，發生上述反應，一段時間后反應達平衡，若其他條件不變，溫度從300℃升至500℃，反應重新達到平衡時，H2的體積分數增加。下列說法錯誤的是_________(填標號)。

A.該反應的

B.平衡常數大小：

C.300℃下，減小的值，的平衡轉化率升高

D.反應達到平衡時化

(3)在一定條件下，反應體系中CO2的平衡轉化率a( CO2)與L和X的關系如圖所示，L和X表示溫度或壓強。

①X表示的物理量是___________。

②L1_____________L2(填“<”“>”)，判斷理由是______________________________________。

(4)向1 L恒容密閉容器中加入4.0 mol H2(g)，1.0 mol CO2，控制條件(催化劑為 Ni/AI2O3、溫度為T1)使之發生上述反應，測得容器內氣體的壓強隨時間的變化如圖所示。

①4 min時CO2的轉化率為___________。

②T1溫度下該反應的化學平衡常數為___________。

Answer 1

【答案】CO2(g)+4H2(g)CH4(g)+2H2O(g) 不能 BC 溫度 ＞ 該反應為氣體分子數減小的反應，其他條件一定時，增大壓強，平衡右移，CO2的平衡轉化率升髙 75% 6.75

【解析】

(1)根據圖示書寫該可逆反應的化學方程式；催化劑只能加快反應的速率，不能提高CO2的平衡轉化率；

(2)A．溫度從300℃升至500℃反應重新達到平衡時，H2的體積分數增加，根據溫度對平衡移動的影響分析；

B．正反應為放熱反應，升高溫度平衡逆向移動，平衡常數減小；

C．減小的值，CO2的含量增大，據此分析；

D．反應達到平衡時，反應速率之比等于化學計量數之比；

(3)①根據方程式 CO2(g) +4H2(g)CH4(g) +2H2O(g)及反應的H＜0 可知結合圖像轉化率的變化分析判斷影響因素；

②結合題圖及①中的分析判斷；

(4)由題圖可知，4 min時反應體系處于平衡狀態，此時壓強為0. 7p0，結合氣體壓強之比等于物質的量之比，列出三段式計算CO2的轉化率及反應平衡常數。

(1)由題意可知該可逆反應的化學方程式為CO2(g)+4H2(g)CH4(g)+2H2O(g) +2H2O(g)，催化劑只能加快反應的速率，不能提高CO2的平衡轉化率；

(2)A．對于該可逆反應，若其他條件不變， 溫度從300℃升至500℃反應重新達到平衡時，H2的體積分數增加，說明正反應為放熱反應，故A正確；

B．正反應為放熱反應，因此，故B錯誤；

C．減小的值，CO2的平衡轉化率降低，故C錯誤；

D．反應達到平衡時，，故D正確；

答案選BC；

(3)①根據方程式 CO2(g) +4H2(g)CH4(g) +2H2O(g)及反應的H＜0 可知，其他條件一定時，升溫，CO2的平衡轉化率降低，其他條件一定時，加壓，CO2的平衡轉化率升高，則X表示的物理量是溫度；

②L表示壓強，結合題圖及上述分析，可知L1＞L2；

(4)①由題圖可知，4 min時反 應體系處于平衡狀態，此時壓強為0. 7p0，設發生反應的CO2為x mol，列出三段式：

根據恒溫恒容條件下，氣體壓強之比等于物質的量之比得出，解得 x=0.75，則CO2的轉化率為；

②平衡常數。