Question

【題目】空氣中CO2的含量及有效利用，已經(jīng)引起各國的普遍重視

Ⅰ：目前工業(yè)上有一種方法是用CO2來生產(chǎn)燃料甲醇．為探究反應(yīng)原理，現(xiàn)進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn)，在體積為1L的恒容密閉容器中，充入1mol CO2和3mol H2，一定條件下發(fā)生反應(yīng)：CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g)△H=﹣49.0kJ/mol；測得CO2和CH3OH(g)的濃度隨時(shí)間變化如圖甲所示．

(1)前3min內(nèi)，平均反應(yīng)速率v(H2)=_________ _____．此溫度下該反應(yīng)的平衡常數(shù)為____________(保留兩位小數(shù))．

(2)下列措施中，既能使反應(yīng)加快，又能使增大的是___________．

A．升高溫度 B．充入惰性氣體 C．將H2O(g)從體系中分離 D．再充入1mol H2

(3)圖乙中t5時(shí)引起平衡移動(dòng)的條件是_____________．(填序號)

A．升高溫度 B．增大反應(yīng)物濃度 C．使用催化劑 D．增大體系壓強(qiáng)

(4)反應(yīng)達(dá)到平衡后，若向反應(yīng)體系再加入CO2(g)、H2(g)、CH3OH(g)、H2O(g)各1mol，化學(xué)平衡____________(填“正向”、“逆向”或“不”)移動(dòng)．

Ⅱ：利用CO2(g)+CH4(g) 2CO(g)+2H2(g)將CO2轉(zhuǎn)化成燃料氣．T℃時(shí)，在恒容密閉容器中通入物質(zhì)的量均為0.1mol的CH4與CO2，發(fā)生上述反應(yīng)，測得CH4的平衡轉(zhuǎn)化率與溫度及壓強(qiáng)的關(guān)系如圖所示，

(5)下列事實(shí)能說明該反應(yīng)達(dá)到平衡的是_______________

a．CO的物質(zhì)的量不再發(fā)生變化

b．混合氣體的密度不再發(fā)生變化

c．v正(CO2)=2v逆(H2)

d．混合氣體壓強(qiáng)不再發(fā)生變化

e．單位時(shí)間內(nèi)生成n mol CH4的同時(shí)消耗2n mol H2

(6)據(jù)圖可知P1、P2、P3、P4由小到大的順序是__________________________．

Answer 1

【答案】

(1)0.5 molL-1min-1；5.33；

(2)D；(3)D；(4)正向；(5)ad；

(6)P1＜P2＜P3＜P4；

【解析】

試題分析：(1) CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g)，

開始(mol/L)：1 3 0 0

變化(mol/L)：0.5 1.5 0.5 0.5

3nim(mol/L)：0.5 1.5 0.5 0.5

從反應(yīng)開始到平衡，氫氣的平均反應(yīng)速率v(H2)==0.5 molL-1min-1，

CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g)，

開始(mol/L)：1 3 0 0

變化(mol/L)：0.75 2.25 0.75 0.75

平衡(mol/L)：0.25 0.75 0.75 0.75

平衡常數(shù)等于生成物的濃度冪之積除以反應(yīng)物的濃度冪之積，則

k===5.33，故答案為：0.5 molL-1min-1；5.33；

(2)要使增大，應(yīng)使平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)。A．因正反應(yīng)放熱，升高溫度平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，則減小，故A錯(cuò)誤；B．充入惰性氣體，使體系壓強(qiáng)增大，但對反應(yīng)物質(zhì)來說，濃度沒有變化，平衡不移動(dòng)，不變，故D錯(cuò)誤．故B錯(cuò)誤；C．將H2O(g)從體系中分離，生成物濃度減小，反應(yīng)速率減小，平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，增大，故C錯(cuò)誤；D．再充入1mol CO2和3mol H2，等效于在原來基礎(chǔ)上縮小體積一半，壓強(qiáng)增大反應(yīng)速率增大，平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，則增大，故D正確；故答案為：D；

(3)t5時(shí)刻正逆反應(yīng)速率都增大，且平衡正向進(jìn)行。A．若是升高溫度，反應(yīng)是放熱反應(yīng)，升溫平衡逆向進(jìn)行，圖象中反應(yīng)速率變化不符合，故A錯(cuò)誤；B．增大反應(yīng)物濃度，正反應(yīng)速率瞬間增大，此時(shí)逆反應(yīng)速率不變，圖象速率曲線不符合，故B錯(cuò)誤；C．催化劑同等程度改變正逆反應(yīng)速率，平衡不變，故C錯(cuò)誤；D．增大壓強(qiáng)平衡正向進(jìn)行，正逆反應(yīng)速率增大，故D正確；故答案為：D；

(4) CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g)，

開始(mol/L)： 1 3 0 0

變化(mol/L)：0.75 2.25 0.75 0.75

平衡(mol/L)：0.25 0.75 0.75 0.75

反應(yīng)達(dá)到平衡后，若向反應(yīng)體系再加入CO2(g)、H2(g)、CH3OH(g)、H2O(g)各1mol，計(jì)算濃度商Qc==0.46＜K=5.33，反應(yīng)正向進(jìn)行，故答案為：正向；

(5)a．CO的物質(zhì)的量不再發(fā)生變化，說明達(dá)平衡狀態(tài)，故a正確；b．混合氣體的密度一直不發(fā)生變化，不一 定是平衡狀態(tài)，故b錯(cuò)誤；c．v正(CO2)=v正(H2)=2v逆(H2)，所以不是平衡狀態(tài)，故c錯(cuò)誤；d．混合氣體壓強(qiáng)不再發(fā)生變化，說明物質(zhì)的量不變，達(dá)平衡狀態(tài)，故d正確；e．單位時(shí)間內(nèi)生成n mol CH4的同時(shí)消耗2nmolH2都反映的量逆向，未體現(xiàn)正與逆的關(guān)系，故e錯(cuò)誤，故答案為：ad；

(6)壓強(qiáng)增大，平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，甲烷的轉(zhuǎn)化率變小，故P4＞P3＞P2＞P1，由小到大的順序?yàn)镻1＜P2＜P3＜P4，故答案為：P1＜P2＜P3＜P4。