Question

以CO₂為碳源制取低碳有機物成為國際研究焦點，下面為CO₂加氫制取乙醇的反應： 2CO₂(g)+6H₂(g) CH₃CH₂OH(g)+3H₂O(g) －Q（Q＞0）
在密閉容器中，按H₂與CO₂的物質的量之比為3:1進行投料，在5MPa下測得不同溫度下平衡體系中各種物質的體積分數（y%）如下圖所示。

完成下列填空：
（1）表示CH₃CH₂OH體積分數曲線的是_______（選填序號）
（2）在一定溫度下反應達到平衡的標志是_______（選填編號)
a．平衡常數K不再增大
b．CO₂的轉化率不再增大
c．混合氣體的平均相對分子質量不再改變　
d．反應物不再轉化為生成物
（3）其他條件恒定，如果想提高CO₂的反應速率，可以采取的反應條件是_______（選填編號）；達到平衡后，能提高H₂轉化率的操作是_______（選填編號）
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a對應的體積分數y_a=_______%

Answer 1

（1）II（2分）
（2）bc（2分） 
（3）b（1分）；c（1分）
（4）18．75（2分）

試題分析：（1）反應過程中反應物逐漸減少，生成物逐漸增多，變化量的關系符合化學計量數比值，故Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ分別為H₂O、CH₃CH₂OH、H₂、CO₂(g) ；
（2）遵循“變量不變達平衡”，a、溫度不變平衡常數不變，錯誤；b、轉化率從0到最大，是變量，不變時達到平衡，正確；c、氣體的質量不變，容器的體積不變，混合氣體的密度是定值，錯誤；d、平衡是動態平衡，每種物質的生成速率和消耗速率相等，錯誤；
（3）提高反應物的轉化率可以改變溫度使平衡正向移動，或增加另一種反應物的濃度，或移去產物；降低溫度平衡正向移動，增大容器體積即是減少壓強平衡正向移動，均提高反應物的轉化率。
（4）曲線II和III對應的物質為乙醇和氫氣，
2CO₂(g)+6H₂(g)CH₃CH₂OH(g)+3H₂O(g)
始量    1       3               0           0
轉化量  2x      6x              x           3x
平衡量 1-2x     3-6x             x           3x 
根據題意有 3-6x=x  x=3/7      故a對應的體積分數y_a=3/7÷（4-4×3/7）=0．1875