過度排放CO2會(huì)造成“溫室效應(yīng)”,科學(xué)家正在研究如何將CO2轉(zhuǎn)化為可利用的

資源。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1 L固定體積的密閉容器中,充入1 mol CO2和3 mol H2,一定條件下發(fā)生反應(yīng):CO2(g)+3H2(g)

CH3OH(g)+H2O(g)   ΔH>0,經(jīng)測得CO2和CH3OH(g)的濃度隨時(shí)間變化如圖所示。

(1)從反應(yīng)開始到平衡,CO2的平均反應(yīng)速率v(CO2)=                    

(2)該反應(yīng)的平衡常數(shù)表達(dá)式K=                      ;

(3)能判斷該反應(yīng)是否達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)的依據(jù)是      (多選扣分);

a.容器中壓強(qiáng)不變                  b.v正(H2)=v逆(H2O)

c.混合氣體中c(H2O)不變        d.c(CO2)=c(CH3OH)

(4)下列措施中能使化學(xué)平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)的是       (填字母)。

a.升高溫度                   b.將CH3OH(g)及時(shí)液化抽出

c.選擇高效催化劑             d.再充入H2O(g)

 

【答案】

(1)0.075mol/(L·min)            (2) K= [CH3OH][H2O]/[CO2][H2]3 

(3)ac(漏選得1分,錯(cuò)選、多選不得分)   (4)ab(漏選得1分,錯(cuò)選、多選不得分)

【解析】

試題分析:(1)根據(jù)圖像可知,平衡時(shí)CO2的濃度是0.25mol/L,則消耗CO2的濃度是1.00mol/L-0.25mol/L=0.75mol/L,所以到平衡時(shí)CO2的反應(yīng)速率是0.75mol/L÷10min=0.075mol/(L·min)。

(2)化學(xué)平衡常數(shù)是在一定條件下,當(dāng)可逆反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí),生成物濃度的冪之積和反應(yīng)物濃度的冪之積的比值,所以根據(jù)反應(yīng)的化學(xué)方程式可知,該反應(yīng)的平衡常數(shù)表達(dá)式是K=[CH3OH][H2O]/[CO2][H2]3

(3)在一定條件下,當(dāng)可逆反應(yīng)的正反應(yīng)速率和逆反應(yīng)速率相等時(shí)(但不為0),反應(yīng)體系中各種物質(zhì)的濃度或含量不再發(fā)生變化的狀態(tài),稱為化學(xué)平衡狀態(tài),所以選項(xiàng)c正確。該反應(yīng)是體積減小的,所以壓強(qiáng)也是減小的,因此當(dāng)壓強(qiáng)不再發(fā)生變化時(shí),可以說明反應(yīng)已經(jīng)達(dá)到平衡狀態(tài),a正確;b中反應(yīng)速率的方向相反,但不滿足速率之比是相應(yīng)的化學(xué)計(jì)量數(shù)之比,不正確。平衡時(shí)濃度不再發(fā)生變化,但物質(zhì)之間的濃度不一定相等或滿足某種關(guān)系,因此選項(xiàng)d不正確,所以答案選ac。

(4)正方應(yīng)是吸熱反應(yīng),所以升高溫度平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng),a正確;將CH3OH(g)及時(shí)液化抽出,相當(dāng)于降低生成物濃度,平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng),b正確;催化劑不能改變平衡狀態(tài),c不正確;再充入H2O(g),增大生成物濃度,平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng),d不正確,答案選ab。

考點(diǎn):考查化學(xué)平衡常熟、反應(yīng)速率的計(jì)算、平衡狀態(tài)的判斷以及外界條件對(duì)平衡狀態(tài)的影響

點(diǎn)評(píng):本題是一道化學(xué)平衡常數(shù)與化學(xué)平衡移動(dòng)以及化學(xué)反應(yīng)速率計(jì)算的一道綜合題,注重了對(duì)高考?疾橹R(shí)的點(diǎn)的訓(xùn)練,屬于中等難度的試題,有助于培養(yǎng)學(xué)生的邏輯推理能力,提高學(xué)生分析問題、解決問題的能力。

 

練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中化學(xué) 來源: 題型:閱讀理解

過度排放CO2會(huì)造成溫室效應(yīng),最近科學(xué)家提出“綠色自由”構(gòu)想:把空氣吹入碳酸鉀溶液,然后再把CO2從溶液中提取出來,經(jīng)化學(xué)反應(yīng)后使空氣中的CO2轉(zhuǎn)變?yōu)榭稍偕剂霞状。“綠色自由”構(gòu)想技術(shù)流程如下:

(1)寫出吸收池中主要反應(yīng)的離子方程式                          ;

在合成塔中,若有2.2kgCO2與足量H2恰好完全反應(yīng),生成氣態(tài)的水和甲醇,可放出2473.5kJ的熱量,試寫出合成塔中發(fā)生反應(yīng)的熱化學(xué)方程式                         。

(2)“綠色自由”構(gòu)想技術(shù)流程中常包括物質(zhì)和能量的“循環(huán)利用”,上述流程中能體現(xiàn)“循環(huán)利用”的除碳酸鉀溶液外,還包括             。

(3)甲醇可制作燃料電池。寫出以氫氧化鉀為電解質(zhì)的甲醇燃料電池負(fù)極反應(yīng)式            。當(dāng)電子轉(zhuǎn)移的物質(zhì)的量為           時(shí),參加反應(yīng)的氧氣的體積是6.72L(標(biāo)準(zhǔn)狀況下)。

(4)工業(yè)上常以CO和H2為主要原料,生產(chǎn)甲醇。

某密閉容器中充有10mol CO與20mol H2,在催化劑作用下反應(yīng)生成甲醇:CO(g)+2H2(g)CH3OH(g);CO的轉(zhuǎn)化率(α)與溫度、壓強(qiáng)的關(guān)系如下圖所示。

①若A、B兩點(diǎn)表示在某時(shí)刻達(dá)到的平 衡狀態(tài),此時(shí)在A點(diǎn)時(shí)容器的體積為10L,則該溫度下的平衡常數(shù)K=              ;此時(shí)在B點(diǎn)時(shí)容器的體積VB      10L(填“大于”、“小于”或“等于”)。

②若A、C兩點(diǎn)都表示達(dá)到的平衡狀態(tài),則自反應(yīng)開始到達(dá)平衡狀態(tài)所需的時(shí)間tA       tC(填“大于”、“小于”或“等于”)。

③在不改變反應(yīng)物用量情況下,為提高 CO轉(zhuǎn)化率可采取的措施是                (答出兩點(diǎn)即可)。

 

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科目:高中化學(xué) 來源:2013-2014學(xué)年湖南省“五市十!备呷12月聯(lián)合檢測化學(xué)試卷(解析版) 題型:填空題

過度排放CO2會(huì)造成“溫室效應(yīng)”,為了減少煤燃燒對(duì)環(huán)境造成的污染,煤的氣化是高效、清潔利用煤炭的重要途徑。煤綜合利用的一種途徑如圖所示。

(1)已知①C(s) + H2O(g) = CO(g)+H2(g)      ΔH1=+131.3 kJ·mol1

②C(s) + 2H2O(g) = CO2(g) + 2H2(g)  ΔH2=+90 kJ·mol1

則一氧化碳與水蒸氣反應(yīng)生成二氧化碳和氫氣的熱化學(xué)方程式是   ________________________,

(2)用下圖原電池裝置可以完成過程⑤的轉(zhuǎn)化,該裝置b電極的電極反應(yīng)式是_______________________。

(3)在壓強(qiáng)為0.1 MPa條件下,容積為V L的密閉容器中a mol CO與2a mol H2在催化劑作用下反應(yīng)生成甲醇:

CO(g)+2H2(g) CH3OH(g),CO的平衡轉(zhuǎn)化率與溫度、壓強(qiáng)的關(guān)系如下圖所示,則:

①p1________p2(填“>”、“<”或“=”)。

②在其他條件不變的情況下,向容器中再增加a mol CO與2a mol H2,達(dá)到新平衡時(shí),CO的平衡轉(zhuǎn)化率________(填“增大”、“減小”或“不變”)。

③在p1下,100 ℃時(shí),CO(g)+2H2(g) CH3OH(g)反應(yīng)的平衡常數(shù)為________(用含a、V的代數(shù)式表示)。

(4)如圖表示CO2與H2反應(yīng)生成CH3OH和H2O的過程中能量(單位為kJ·mol1)的變化:

關(guān)于該反應(yīng)的下列說法中,正確的是________(填編號(hào))。

A.ΔH>0,ΔS>0              B.ΔH>0,ΔS<0

C.ΔH<0,ΔS<0              D.ΔH<0,ΔS>0

(5)為探究反應(yīng)原理,現(xiàn)進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn),在體積為1 L的密閉容器中,充入1 mol CO2和3 mol H2,一定條件下發(fā)生反應(yīng):CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g),測得CO2(g)和CH3OH(g)的濃度隨時(shí)間變化的曲線如圖所示:

①從反應(yīng)開始到平衡,CO2的平均反應(yīng)速率v(CO2)=________。

②下列措施中能使化學(xué)平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)的是________(填編號(hào))。

A.升高溫度             B.將CH3OH(g)及時(shí)液化移出

C.選擇高效催化劑       D.再充入1 mol CO2和3 mol H2

 

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科目:高中化學(xué) 來源:2013-2014學(xué)年湖南省“五市十!备呷12月聯(lián)合檢測化學(xué)試卷(解析版) 題型:填空題

過度排放CO2會(huì)造成“溫室效應(yīng)”,為了減少煤燃燒對(duì)環(huán)境造成的污染,煤的氣化是高效、清潔利用煤炭的重要途徑。煤綜合利用的一種途徑如圖所示。

(1)已知①C(s) + H2O(g) = CO(g)+H2(g)      ΔH1=+131.3 kJ·mol1

②C(s) + 2H2O(g) = CO2(g) + 2H2(g)  ΔH2=+90 kJ·mol1

則一氧化碳與水蒸氣反應(yīng)生成二氧化碳和氫氣的熱化學(xué)方程式是   ________________________,

(2)用下圖原電池裝置可以完成過程⑤的轉(zhuǎn)化,該裝置b電極的電極反應(yīng)式是_______________________。

(3)在壓強(qiáng)為0.1 MPa條件下,容積為V L的密閉容器中a mol CO與2a mol H2在催化劑作用下反應(yīng)生成甲醇:

CO(g)+2H2(g) CH3OH(g),CO的平衡轉(zhuǎn)化率與溫度、壓強(qiáng)的關(guān)系如下圖所示,則:

①p1________p2(填“>”、“<”或“=”)。

②在其他條件不變的情況下,向容器中再增加a mol CO與2a mol H2,達(dá)到新平衡時(shí),CO的平衡轉(zhuǎn)化率________(填“增大”、“減小”或“不變”)。

③在p1下,100 ℃時(shí),CO(g)+2H2(g) CH3OH(g)反應(yīng)的平衡常數(shù)為________(用含a、V的代數(shù)式表示)。

(4)如圖表示CO2與H2反應(yīng)生成CH3OH和H2O的過程中能量(單位為kJ·mol1)的變化:

關(guān)于該反應(yīng)的下列說法中,正確的是________(填編號(hào))。

A.ΔH>0,ΔS>0              B.ΔH>0,ΔS<0

C.ΔH<0,ΔS<0              D.ΔH<0,ΔS>0

(5)為探究反應(yīng)原理,現(xiàn)進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn),在體積為1 L的密閉容器中,充入1 mol CO2和3 mol H2,一定條件下發(fā)生反應(yīng):CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g),測得CO2(g)和CH3OH(g)的濃度隨時(shí)間變化的曲線如圖所示:

①從反應(yīng)開始到平衡,CO2的平均反應(yīng)速率v(CO2)=________。

②下列措施中能使化學(xué)平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)的是________(填編號(hào))。

A.升高溫度             B.將CH3OH(g)及時(shí)液化移出

C.選擇高效催化劑       D.再充入1 mol CO2和3 mol H2

 

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科目:高中化學(xué) 來源:2010-2011學(xué)年山東省高三第三次模擬考試(理綜)化學(xué)部分 題型:填空題

過度排放CO2會(huì)造成溫室效應(yīng),最近科學(xué)家提出“綠色自由”構(gòu)想:把空氣吹入碳酸鉀溶液,然后再把CO2從溶液中提取出來,經(jīng)化學(xué)反應(yīng)后使空氣中的CO2轉(zhuǎn)變?yōu)榭稍偕剂霞状。“綠色自由”構(gòu)想技術(shù)流程如下:

(1)寫出吸收池中主要反應(yīng)的離子方程式                          

在合成塔中,若有2.2kgCO2與足量H2恰好完全反應(yīng),生成氣態(tài)的水和甲醇,可放出2473.5kJ的熱量,試寫出合成塔中發(fā)生反應(yīng)的熱化學(xué)方程式                          。

(2)“綠色自由”構(gòu)想技術(shù)流程中常包括物質(zhì)和能量的“循環(huán)利用”,上述流程中能體現(xiàn)“循環(huán)利用”的除碳酸鉀溶液外,還包括              。

(3)甲醇可制作燃料電池。寫出以氫氧化鉀為電解質(zhì)的甲醇燃料電池負(fù)極反應(yīng)式             。當(dāng)電子轉(zhuǎn)移的物質(zhì)的量為            時(shí),參加反應(yīng)的氧氣的體積是6.72L(標(biāo)準(zhǔn)狀況下)。

(4)工業(yè)上常以CO和H2為主要原料,生產(chǎn)甲醇。

某密閉容器中充有10 mol CO與20mol H2,在催化劑作用下反應(yīng)生成甲醇:CO(g)+2H2(g)CH3OH(g);CO的轉(zhuǎn)化率(α)與溫度、壓強(qiáng)的關(guān)系如下圖所示。

①若A、B兩點(diǎn)表示在某時(shí)刻達(dá)到的平  衡狀態(tài),此時(shí)在A點(diǎn)時(shí)容器的體積為10L,則該溫度下的平衡常數(shù)K=               ;此時(shí)在B點(diǎn)時(shí)容器的體積VB       10L(填“大于”、“小于”或“等于”)。

②若A、C兩點(diǎn)都表示達(dá)到的平衡狀態(tài),則自反應(yīng)開始到達(dá)平衡狀態(tài)所需的時(shí)間tA       tC(填“大于”、“小于”或“等于”)。

③在不改變反應(yīng)物用量情況下,為提高 CO轉(zhuǎn)化率可采取的措施是                (答出兩點(diǎn)即可)。

 

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