为了减少温室气体排放，目前工业上采用CO2与H2在CuO-ZnO/ZrO催化下反应制备重要化工原料CH3OH的工艺：CO2（g）+3H2（g）⇌CH3OH（g）+H2O（g）；△H＜0．为了探究其反应原理进行如下实验，在2L密

Question

为了减少温室气体排放，目前工业上采用CO₂与H₂在CuO-ZnO/ZrO催化下反应制备重要化工原料CH₃OH的工艺：CO₂（g）+3H₂（g）⇌CH₃OH（g）+H₂O（g）；△H＜0．为了探究其反应原理进行如下实验，在2L密闭容器内250℃条件下，测得n（CO₂）随时间的变化情况如下表：

时间（s）	0	1	2	3	4	5
n（CO2）（mol）	0.40	0.35	0.31	0.3	0.3	0.3

根据题目回答下列问题：
（1）0～3s内用H₂表示的平均反应速率是______，
（2）平衡时CO₂的转化率是______．
（3）能说明反应已达平衡状态的是______．
A．υ（H₂）=3υ（CO₂）      B．容器内压强保持不变    C．υ_逆（CO₂）=υ_正（CH₃OH）    D．容器内密度保持不变
（4）能使该反应的反应速率增大，且平衡向正反应方向移动的是______．（填序号）
A．及时分离出产物    B．适当升高温度     C．增大CO₂浓度       D．选择适当的催化剂．

Answer 1

（1）0～3s内用二氧化碳表示的平均反应速率v=(△c)/(△t)=((0.4−0.3)/(2)mol/L)/(3s)=(0.05)/(3)mol•L^-1•S^-1，根据物质的反应速率之比等于方程式的系数之比，则用氢气表示的反应速率为用二氧化碳表示速率的3倍，即为0.05mol•L^-1•S^-1，故答案为：0.05mol•L^-1•S^-1；
（2）当反应达到平衡时，二氧化碳转化率=(变化浓度)/(初始浓度)×100%=(((0.4)/(2)−(0.3)/(2))mol/L)/((0.4)/(2)mol/L)×100%=25%，故答案为：25%；
（3）A．υ（H₂）=3υ（CO₂）不一定是平衡状态，故A错误；
B．反应是一个前后气体体积变化的反应，当容器内压强保持不变，证明已经平衡，故B正确；
C．υ_逆（CO₂）=υ_正（CH₃OH），证明正逆反应速率相等，已经平衡，故C正确；
D．容器内密度ρ=(m)/(V)，密度始终是一个不变的量保持不变，当密度不变，不一定平衡，故D错误．
故选BC．
（4）A．及时分离出产物，会导致化学反应速率减慢，故A错误；
B．适当升高温度，化学反应速率加快，升高温度，化学平衡向着吸热方向进行，即向着逆方向进行，故B错误；
C．增大CO₂浓度，化学反应速率加快，向着正方向进行，故C正确；
D．选择适当的催化剂，会加快化学反应速率，但是化学平衡不移动，故D错误．
故选C．