Question

【題目】已知：反應(yīng)aA(g)＋bB(g) cC(g)，某溫度下，在2 L的密閉容器中投入一定量的A、B，兩種氣體的物質(zhì)的量濃度隨時(shí)間變化的曲線如圖所示。

（1）從反應(yīng)開始到12 s時(shí)，用A表示的反應(yīng)速率為________。

（2）經(jīng)測(cè)定前4 s內(nèi)v(C)＝0.05 mol·L－1·s－1，則該反應(yīng)的化學(xué)方程式為______________。

（3）若上述反應(yīng)分別在甲、乙、丙三個(gè)相同的密閉容器中進(jìn)行，經(jīng)同一段時(shí)間后，測(cè)得三個(gè)容器中的反應(yīng)速率分別為甲：v(A)＝0.3 mol·L－1·s－1；乙：v(B)＝0.12 mol·L－1·s－1；丙：v(C)＝9.6 mol·L－1·min－1；則甲、乙、丙三個(gè)容器中反應(yīng)速率由快到慢的順序?yàn)?/span>________。

（4）下表所列數(shù)據(jù)是反應(yīng)CO（g）+2H2（g）CH3OH（g）H1在不同溫度下的化學(xué)平衡常數(shù)(K)。

溫度	250℃	300℃	350℃
K	2.041	0.270	0.012

①由表中數(shù)據(jù)判斷H1_______0(填“>”“=”或“<”)；

②某溫度下，將2molCO和6molH2充入2L密閉容器，充分反應(yīng)，達(dá)平衡后，測(cè)得c(CO)=0.2mol·L－1，則CO的轉(zhuǎn)化率為__________，此時(shí)的溫度為_______________從上表中選擇)

（5）將CH4轉(zhuǎn)化成CO，工業(yè)上常采用催化轉(zhuǎn)化技術(shù)，其反應(yīng)原理為：

CH4（g）+3/2O2（g）CO（g）+2H2O（g）H=-519kJ·mol－1。工業(yè)上，為選擇合適的催化劑，分別對(duì)X、Y、Z三 種催化劑進(jìn)行了如下實(shí)驗(yàn)(其他條件相同)

①X在T1℃時(shí)催化效率最高，能使正反應(yīng)速率加快約3×105倍；

②Y在T2℃時(shí)催化效率最高，能使正反應(yīng)速率加快約3×105倍；

③Z在T3℃時(shí)催化效率最高，能使逆反應(yīng)速率加快約1×106倍；

已知：T1> T2> T3，根據(jù)上述信息，你認(rèn)為在生產(chǎn)中應(yīng)該選擇的適宜催化劑是__(填“X”、“Y”或“Z”)選擇的理由是_______________________________________________。

Answer 1

【答案】0.05 mol·L－1·s－1 3A(g)＋B(g) 2C(g) 乙>甲>丙 < 80% 250℃ Z 催化效率高且活性溫度低

【解析】

（1）根據(jù) 進(jìn)行計(jì)算；

（2）計(jì)算出12s內(nèi)用A表示的化學(xué)反應(yīng)速率，可以計(jì)算出a與b的比值，利用題給4s內(nèi)v（C）=0.05molL-1s-1，計(jì)算出abc的最簡整數(shù)比；

（3）將不同速率轉(zhuǎn)化為同一物質(zhì)的用相同單位進(jìn)行描述的速率進(jìn)行比較；

（4）①由表中數(shù)據(jù)可知，溫度越高平衡常數(shù)越小，說明升高溫度平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，正反應(yīng)為放熱反應(yīng)；
②根據(jù)CO的平衡濃度計(jì)算平衡時(shí)CO的物質(zhì)的量，進(jìn)而計(jì)算參加反應(yīng)的CO的物質(zhì)的量，再根據(jù)轉(zhuǎn)化率定義計(jì)算；列式三段式計(jì)算平衡濃度，結(jié)合平衡常數(shù)概念計(jì)算得到；

（5）該反應(yīng)正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，應(yīng)選擇催化活性高、速度快、反應(yīng)溫度較低；

（1）從反應(yīng)開始到12s時(shí)，A的濃度變化量△c=0.8mol/L-0.2mol/L=0.6mol/L，時(shí)間為12s，故 =0.05mol/（Ls），故答案為：0.05 mol·L－1·s－1；

（2）12s時(shí)，B的濃度變化量△c=0.5mol/L-0.3mol/L=0.2mol/L，故a：b=0.6：0.2=3：1，經(jīng)測(cè)定前4s內(nèi)v（C）=0.05molL-1s-1，此時(shí)A濃度變化為：0.8mol/L-0.5mol/L=0.3mol/L，此時(shí)v（A）==0.075mol/（Ls），即v（A）：v（C）=0.075：0.05=3：2，故a：b：c=3：1：2，故化學(xué)反應(yīng)方程式為：3A（g）+B（g）2C（g）；

故答案為：3A（g）+B（g）2C（g）；

（3）確定A的速率為：甲：v（A）=0.3molL-1s-1；乙：v（B）=0.12molL-1s-1，故v（A）=3×0.12molL-1s-1=0.36molL-1s-1；丙：v（C）=9.6molL-1min-1==0.16molL-1s-1，故v（A）=×0.16molL-1min-1=0.24molL-1s-1，故最快的是乙，最慢的是丙，故答案為：乙＞甲＞丙；

（4））①由表中數(shù)據(jù)可知，溫度越高平衡常數(shù)越小，說明升高溫度平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，即△H1＜0；

故答案為：＜；

②某溫度下，將2mol CO和6mol H2充入2L的密閉容器中，充分反應(yīng)，達(dá)到平衡后，測(cè)得c（CO）=0.2mol/L；達(dá)到平衡后，測(cè)得c（CO）=0.2mol/L，則參加反應(yīng)的CO的物質(zhì)的量=2mol-0.2mol/L×2L=1.6mol，故CO轉(zhuǎn)化率=×100%=80%，依據(jù)化學(xué)平衡三段式列式計(jì)算得到平衡濃度：

K=，對(duì)照?qǐng)D表數(shù)據(jù)判斷溫度為250°C；

故答案為：80%；250°C；

（5）該反應(yīng)正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，應(yīng)選擇催化活性高、速度快、反應(yīng)溫度較低，故選擇Z；

故答案為：Z；催化效率高且活性溫度低。