Question

【題目】空氣中CO2的含量及有效利用，已經引起各國的普遍重視

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

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

(2)下列措施中，既能使反應加快，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時引起平衡移動的條件是_____________．(填序號)

A．升高溫度 B．增大反應物濃度 C．使用催化劑 D．增大體系壓強

(4)反應達到平衡后，若向反應體系再加入CO2(g)、H2(g)、CH3OH(g)、H2O(g)各1mol，化學平衡____________(填“正向”、“逆向”或“不”)移動．

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

(5)下列事實能說明該反應達到平衡的是_______________

a．CO的物質的量不再發生變化

b．混合氣體的密度不再發生變化

c．v正(CO2)=2v逆(H2)

d．混合氣體壓強不再發生變化

e．單位時間內生成n mol CH4的同時消耗2n mol H2

(6)據圖可知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

從反應開始到平衡，氫氣的平均反應速率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

平衡常數等于生成物的濃度冪之積除以反應物的濃度冪之積，則

k===5.33，故答案為：0.5 molL-1min-1；5.33；

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

(3)t5時刻正逆反應速率都增大，且平衡正向進行。A．若是升高溫度，反應是放熱反應，升溫平衡逆向進行，圖象中反應速率變化不符合，故A錯誤；B．增大反應物濃度，正反應速率瞬間增大，此時逆反應速率不變，圖象速率曲線不符合，故B錯誤；C．催化劑同等程度改變正逆反應速率，平衡不變，故C錯誤；D．增大壓強平衡正向進行，正逆反應速率增大，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

反應達到平衡后，若向反應體系再加入CO2(g)、H2(g)、CH3OH(g)、H2O(g)各1mol，計算濃度商Qc==0.46＜K=5.33，反應正向進行，故答案為：正向；

(5)a．CO的物質的量不再發生變化，說明達平衡狀態，故a正確；b．混合氣體的密度一直不發生變化，不一 定是平衡狀態，故b錯誤；c．v正(CO2)=v正(H2)=2v逆(H2)，所以不是平衡狀態，故c錯誤；d．混合氣體壓強不再發生變化，說明物質的量不變，達平衡狀態，故d正確；e．單位時間內生成n mol CH4的同時消耗2nmolH2都反映的量逆向，未體現正與逆的關系，故e錯誤，故答案為：ad；

(6)壓強增大，平衡向逆反應方向移動，甲烷的轉化率變小，故P4＞P3＞P2＞P1，由小到大的順序為P1＜P2＜P3＜P4，故答案為：P1＜P2＜P3＜P4。