工业上可以利用废气中的CO2为原料制取甲醇，反应方程式为：CO2+3H2⇌CH3OH+H2O．请回答下列问题：

工业上可以利用废气中的CO2为原料制取甲醇，反应方程式为：CO2+3H2⇌CH3OH+H2O．请回答下列问题：

（1）已知常温常压下下列反应的能量变化如图1所示：写出由二氧化碳和氢气制备甲醇的热化学方程式______

（2）如果只改变一个条件使上述反应方程式的平衡常数K值变大，则该反应______ （选填编号）．

A．一定向正反应方向移动

B．在平衡移动时正反应速率先增大后减小

C．一定向逆反应方向移动

D．在平衡移动时逆反应速率先减小后增大

（3）其他条件相同，该甲醇合成反应在不同催化剂（Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ）作用下反应相同时间后，CO2的转化率随反应温度的变化如图2所示．

①在相同条件下，三种催化剂Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ的催化效率由高到低的顺序是______ ．

②a点所代表的状态______ （填“是”或“不是”）平衡状态．

③c点CO2的转化率高于b点，原因是______ ．

（4）若反应的容器容积为2.0L，反应时间4.0min，容器内气体的密度减少了2.0g/L，在这段时间内C02的平均反应速率为 ______ ．反应在t1时达到平衡，过程中c（CO2）随时间t变化趋势曲线右图所示．保持其他条件不变，t1时将容器体积压缩到1L，请在图3中画出t1后c（CO2）随时间t变化趋势曲线（假定t2时刻达到新的平衡）．

【答案】

CO2（g）+3H2（g）=CH3OH（l）+H2O（l）△H=﹣50KJ/mol；AD；Ⅰ＞Ⅱ＞Ⅲ；不是；b、c点均未达到平衡状态，c点温度比b点高，反应速率较快，故CO2的转化率较大；0.01mol．L﹣1 ． min﹣1

【解析】

（1）图1中的热化学方程式为①CO（g）+H2O（l）=CO2（g）+H2（g）△H=﹣41kJ/mol，

②CO（g）+2H2（g）=CH3OH（l）△H=﹣（510﹣419）kJ/mol=﹣91KJ/mol，

由②﹣①得：CO2（g）+3H2（g）=CH3OH（l）+H2O（l）△H=﹣50KJ/mol；

所以答案是：CO2（g）+3H2（g）=CH3OH（l）+H2O（l）△H=﹣50KJ/mol；

（2）如果反应方程式CO2+3H2⇌CH3OH+H2O的平衡常数K值变大，则需要降低温度，

A．降低温度，平衡一定向正反应方向移动，故A正确；

B．降低温度后，正逆反应速率都减小，正反应速率在达到平衡前始终在减小，故B错误；

C．平衡常数变大，反应物浓度减小，生成物浓度增大，则化学平衡一定向正反应方向移动，故C错误；

D．化学平衡常数变大，需要降低温度，则正逆反应速率都减小，由于平衡向着正向移动，则逆反应速率先减小后增大，故D正确；

所以答案是：AD；

（3）①由图象可知，该反应在不同催化剂（Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ）作用下反应相同时间后，CO2的转化率为Ⅰ＞Ⅱ＞Ⅲ，所以三种催化剂Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ的催化效率由高到低的顺序是

Ⅰ＞Ⅱ＞Ⅲ，

所以答案是：Ⅰ＞Ⅱ＞Ⅲ；

②催化剂只能改变反应速率，不能改变化学平衡，所以最终不同催化剂（Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ）作用下达平衡时CO2的转化率相同，故a点所代表的状态不是平衡状态，

所以答案是：不是；

③b、c点均未达到平衡状态，c点温度比b点高，反应速率较快，故CO2的转化率较大；

所以答案是：b、c点均未达到平衡状态，c点温度比b点高，反应速率较快，故CO2的转化率较大；

（4）若反应的容器容积为2.0L，反应时间4.0min，容器内气体的密度减小了2.0g/L，则气体减小的质量为：2.0g/L×2.0L=4.0g，

CO2（g）+3H2（g）=CH3OH（l）+H2O（l） 气体减少质量△m

1mol 50

n 4.0g

反应消耗的二氧化碳的物质的量为：n= =0.08mol，

在4min内C02的平均反应速率为： =0.01mol．L﹣1 ． min﹣1；

保持其他条件不变，t1时将容器体积压缩到1L，t1时二氧化碳的浓度立刻增大为原先的2倍，即由0.025mol变为0.05mol，之后平衡向着正向移动，二氧化碳浓度减小，直至t2时达到新的平衡，t2时二氧化碳的浓度一定大于0.025mol，则t1后c（CO2）随时间t变化趋势曲线为 ，

所以答案是：0.01mol．L﹣1 ． min﹣1；

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