温室效应和资源短缺等问题,如何降低大气中的CO2含量并加以开发利用,引起了各国的普遍重视.目前工业上有一种方法是用CO2生产燃料甲醇.一定条件下发生反应:CO2(g)+3H2(g)⇌CH3OH(g)+H2O(g),如图表示该反应进行过程中能量(单位为kJ•mol-1)的变化.
(1)关于该反应的下列说法中,正确的是______.
A.△H>0,△S>0;B.△H>0,△S<0;
C.△H<0,△S<0;D.△H<0,△S>0.
(2)该反应平衡常数K的表达式为______.
(3)温度降低,平衡常数K______(填“增大”、“不变”或“减小”).
(4)为探究反应原理,现进行如下实验:在体积为1L的密闭容器中,充入1molCO2和3molH2,测得CO2和CH3OH(g)的浓度随时间变化如下图所示.从反应开始到平衡,用氢气浓度变化表示的平均反应速率v(H2)______mol•L-1•min-1.
(5)下列措施中能使
增大的有______.n(CH3OH) n(CO2)
A.升高温度;B.加入催化剂;
C.将H2O(g)从体系中分离;D.充入He(g),使体系总压强增大.
(1)由图象可知,反应物的能量高,生成物的能量低,该费用为放热反应,故△H<0;反应后气体体积减小,△S<0;故答案为:C;
(2)该反应平衡常数K的表达式为
,故答案为:c(CH3OH)•c(H2O) c(CO2)•c2(H2)2
;c(CH3OH)•c(H2O) c(CO2)•c2(H2)
(3)温度降低,平衡向放热的方向移动即正反应方向,所以平衡常数增大,故答案为:增大;
(4)由图象可知v(CO2)=
=0.075mol/(L•min),根据反应速率之比等于化学计量数之比可知v(H2)=3v(CO2)=3×0.075mol/(L•min)=0.225 mol/(L•min),故答案为:0.225 mol/(L•min);0.75mol/L 10min
(5)A、升高温度,平衡向逆反应方向移动,甲醇与二氧化碳的物质的量比值减小,故A错误;
B、加入催化剂,平衡不移动,二者比值不变,故B错误;
C、将H2O(g)从体系中分离,生成物的浓度减小,平衡向正反应方向移动,二者比值变大,故C正确;
D、充入He(g),使体系总压强增大,但平衡不移动,故D错误;
故答案为:C.