某研究小組利用反應(yīng)CO（g）+H2O（g）?CO2（g）+2H2（g）△H=-41.2kJ/mol，制備CO2與H2的混合氣體，并進(jìn)一步研究CO2與H2以不同的體積之比混合時(shí)在合適條件下的反應(yīng)情況．請(qǐng)回答下列問(wèn)題：
（1）850℃時(shí)，向一體積為10L的恒容密閉容器中通入一定量的CO（g）和H2O（g），CO（g）和H2O（g）的濃度隨時(shí)間變化的曲線(xiàn)如圖所示，下列說(shuō)法正確的是
CD
CD
（填序號(hào)）．
A．達(dá)到平衡時(shí)，氫氣的物質(zhì)的量是0.12mol
B．達(dá)到平衡時(shí)，反應(yīng)體系最終會(huì)放出49.44kJ熱量
C．從第4min開(kāi)始，混合氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量才不再變化
D．第6min時(shí)，若升高溫度，該反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)會(huì)減小
（2）850℃時(shí)，若向容積為2L的密閉容器中同時(shí)充入1.0mol CO、3.0mol H2O（g）、1.0mol CO2和x mol H2，要使上述反應(yīng)開(kāi)始時(shí)向正反應(yīng)方向進(jìn)行，則x應(yīng)滿(mǎn)足的條件是
x＜3
x＜3
．
（3）850℃時(shí)，若向容積為2L的密閉容器中同時(shí)充入1.0mol CO和2.0mol H2O（g），達(dá)  到平衡時(shí)，CO的轉(zhuǎn)化率是
66.7%
66.7%
（小數(shù)點(diǎn)后保留1位有效數(shù)字）．
分析：（1）A．由圖可知，平衡時(shí)△c（CO）=0.2mol/L-0.08mol/L=0.12mol/L，利用濃度變化量之比等于化學(xué)計(jì)量數(shù)之比計(jì)算△c（H2），再根據(jù)n=cV計(jì)算n（H2）；
B．850℃時(shí)該反應(yīng)的反應(yīng)熱△H≠-41.2kJ/mol；
C．隨反應(yīng)進(jìn)行，混合氣體總質(zhì)量不變，總物質(zhì)的量減小，平均相對(duì)分子質(zhì)量增大，平衡時(shí)混合氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量不變化；
D．該反應(yīng)正反應(yīng)是放熱反應(yīng)，升高溫度平衡向逆反應(yīng)移動(dòng)；
（2）計(jì)算850℃時(shí)該反應(yīng)的平衡常數(shù)，用x表示出濃度商Qc，平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，濃度商小于平衡常數(shù)；
（3）令平衡時(shí)參加反應(yīng)的CO為ymol，利用三段式表示出平衡時(shí)各組分的物質(zhì)的量，根據(jù)平衡常數(shù)列方程計(jì)算y的值，再利用轉(zhuǎn)化率定義計(jì)算．
解答：解：（1）A．由圖可知，平衡時(shí)△c（CO）=0.2mol/L-0.08mol/L=0.12mol/L，濃度變化量之比等于化學(xué)計(jì)量數(shù)之比，故△c（H2）=△c（CO）=0.12mol/L，故n（H2）=0.12mol/L×10L=1.2mol，故A錯(cuò)誤；
B．生成1.2mol氫氣，通常條件下放出的熱量為41.2kJ×
1.2mol
1mol
=49.44kJ，850℃時(shí)該反應(yīng)的反應(yīng)熱△H≠-41.2kJ/mol，故B錯(cuò)誤；
C．由圖可知4min時(shí)到達(dá)平衡，隨反應(yīng)進(jìn)行，混合氣體總質(zhì)量不變，總物質(zhì)的量減小，平均相對(duì)分子質(zhì)量增大，平衡時(shí)混合氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量不變化，故C正確；
D．該反應(yīng)正反應(yīng)是放熱反應(yīng)，升高溫度平衡向逆反應(yīng)移動(dòng)，平衡常數(shù)減小，故D正確；
故選CD．
（2）由圖可知，平衡時(shí)CO的濃度為0.08mol/L，則：
             CO（g）+H2O（g）?CO2（g）+H2（g）
開(kāi)始（mol/L）：0.2    0.3       0       0      
變化（mol/L）：0.12   0.12      0.12    0.12
變化（mol/L）：0.08   0.18      0.12    0.12
故平衡常數(shù)k=
0.12×0.12
0.08×0.18
=1，
平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，濃度商小于平衡常數(shù)，即
1×x
1×3
＜1，解得x＜3，
故答案為：x＜3；
（3）令平衡時(shí)參加反應(yīng)的CO為ymol，則：
           CO（g）+H2O（g）?CO2（g）+H2（g）
開(kāi)始（mol）：1       2       0        0      
變化（mol）：y       y       y        y
變化（mol）：1-y     2-y     y        y 
反應(yīng)前后氣體體積不變，故
y×y
(1-y)×(2-y)
=1，解得y=
2
3
mol，
故CO的轉(zhuǎn)化率為
2
3
mol
1mol
×100%=66.7%，
故答案為：66.7%．
點(diǎn)評(píng)：本題考查化學(xué)平衡圖象及有關(guān)計(jì)算、平衡常數(shù)計(jì)算與應(yīng)用、熱化學(xué)方程式等，難度中等，（1）B選項(xiàng)為易錯(cuò)點(diǎn)，容易忽略熱化學(xué)方程式的所處條件．
練習(xí)冊(cè)系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目：高中化學(xué) 來(lái)源：2013屆重慶市九校聯(lián)盟高三上學(xué)期期末考試化學(xué)試卷（帶解析） 題型：填空題

在一固定容積的密閉容器中進(jìn)行著如下反應(yīng)：
CO2(g) + H2(g)   CO(g) + H2O(g)，其平衡常數(shù)Ｋ和溫度t的關(guān)系如下：

t℃
700
800
850
1000
1200
K
2.6
1.7
1.0
0.9
0.6
(1) K的表達(dá)式為：　         　  　　；該反應(yīng)的正反應(yīng)為　　        　反應(yīng)（“吸熱”或“放熱”）
(2) 能判斷該反應(yīng)是否已經(jīng)達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)的是：               
Ａ．容器中壓強(qiáng)不變　　      Ｂ．混合氣體中CO濃度不變
Ｃ．v(H2)正= v(H2O)逆　　    D．c(CO2) = c(CO)　
（3）某研究小組利用反應(yīng)：CO(g)+H2O(g)  H2(g)+CO2(g)  △H=－41.2kJ/mol，制備CO2與H2的混合氣體。用堿液吸收一定量CO2的方法來(lái)提高混合氣中H2與CO2的體積比。若以1L1.5mol/L的NaOH溶液充分吸收了22.4L（已折算為標(biāo)準(zhǔn)狀況下體積）CO2，則吸收后溶液中各離子濃度從大到小的順序是                                。
（4）如將H2與CO2以4:1的體積比混合，在適當(dāng)?shù)臈l件下可制得CH4。已知：
CH4 (g) + 2O2(g)  CO2(g)+ 2H2O（1）  ΔH1＝－890.3 kJ/mol 
H2(g) + 1/2O2(g)  H2O（1）           ΔH2＝－285.8 kJ/mol 
則CO2(g)與H2(g)反應(yīng)生成CH4(g)與液態(tài)水的熱化學(xué)方程式是                     。
（5）熔融鹽燃料電池如下圖：

該圖是以熔融碳酸鹽為電解質(zhì)，以CH4為燃料，空氣為氧化劑，稀土金屬材料為電極。已知負(fù)極的電極反應(yīng)是CH4 +4CO32－－8e－=5CO2+2H2O。正極的電極反應(yīng)是_______ 。為了使該燃料電池長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定運(yùn)行，電池的電解質(zhì)組成應(yīng)保持穩(wěn)定。為此電池工作時(shí)必須有部分A物質(zhì)參加循環(huán)，則A物質(zhì)的化學(xué)式是_________。實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，若通入了標(biāo)準(zhǔn)狀況下空氣448L（假設(shè)空氣中O2體積分?jǐn)?shù)為20%），則熔融鹽燃料電池消耗標(biāo)準(zhǔn)狀況下CH4____________L。

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科目：高中化學(xué) 來(lái)源：2014屆江西省贛州市高三上學(xué)期期中考試化學(xué)試卷（解析版） 題型：填空題

近年來(lái)，由于溫室效應(yīng)和資源短缺等問(wèn)題，關(guān)于CO2和碳酸鹽應(yīng)用的研究受到人們的重視。某研究小組利用反應(yīng)：CO(g)+H2O(g)H2(g)+CO2(g)  △H＝－41.2kJ/mol ，制備CO2與H2 的混合氣體，并進(jìn)一步研究CO2與H2以不同的體積比混合時(shí)在合適條件下的反應(yīng)產(chǎn)物應(yīng)用。

(1) 已知：850℃時(shí)在一體積為10 L的恒容密閉容器中，通入一定量的CO和H2O，CO和H2O濃度變化如圖1所示：

下列說(shuō)法正確的是       （填序號(hào)）

A.達(dá)到平衡時(shí)，氫氣的物質(zhì)的量是0.12mol

B.達(dá)到平衡時(shí)，反應(yīng)體系最終會(huì)放出49.44kJ熱量

C.在0—4min，混合氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量增大

D.第6min時(shí)，若升高溫度，反應(yīng)平衡常數(shù)會(huì)減小

E.第8min時(shí)，若充入氦氣，會(huì)導(dǎo)致v正(CO)＜v逆(H2O)

(2) 850 ℃時(shí)，若在容積為2 L的密閉容器中同時(shí)充入1.0 mol CO，3.0 mol H2O，1.0 mol CO2和x mol H2。若要使上述反應(yīng)開(kāi)始時(shí)向正反應(yīng)方向進(jìn)行，則x應(yīng)滿(mǎn)足的條件是                         。

(3) 如將H2 與CO2以4:1的體積比混合，在適當(dāng)?shù)臈l件下可制得CH4。已知：

CH4 (g)+2O2(g)=CO2(g)+ 2H2O(l)   ΔH1＝－890.3 kJ/mol

H2(g)+1/2O2(g)=H2O(l)            ΔH2＝－285.8 kJ/mol

則CO2(g)與H2(g)反應(yīng)生成CH4(g)與液態(tài)水的熱化學(xué)方程式是                               。

(4) 熔融鹽燃料電池(見(jiàn)圖2）是以熔融碳酸鹽為電解質(zhì)，以CH4為燃料，空氣為氧化劑，稀土金屬材料為電極。已知負(fù)極的電極反應(yīng)是CH4 +4CO32－－8e－=5CO2+2H2O。正極的電極反應(yīng)是________。為了使該燃料電池長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定運(yùn)行，電池的電解質(zhì)組成應(yīng)保持穩(wěn)定。為此電池工作時(shí)必須有部分A物質(zhì)參加循環(huán)，則A物質(zhì)的化學(xué)式是_________。實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，若通入了標(biāo)準(zhǔn)狀況下空氣448 L（假設(shè)空氣中O2體積分?jǐn)?shù)為20%），則熔融鹽燃料電池消耗標(biāo)準(zhǔn)狀況下CH4____________L。

 

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科目：高中化學(xué) 來(lái)源：2012-2013學(xué)年重慶市九校聯(lián)盟高三上學(xué)期期末考試化學(xué)試卷（解析版） 題型：填空題

在一固定容積的密閉容器中進(jìn)行著如下反應(yīng)：

CO2(g) + H2(g)   CO(g) + H2O(g)，其平衡常數(shù)Ｋ和溫度t的關(guān)系如下：

t℃

700

800

850

1000

1200

K

2.6

1.7

1.0

0.9

0.6

(1) K的表達(dá)式為：　         　  　　；該反應(yīng)的正反應(yīng)為　　        　反應(yīng)（“吸熱”或“放熱”）

(2) 能判斷該反應(yīng)是否已經(jīng)達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)的是：               

Ａ．容器中壓強(qiáng)不變　　      Ｂ．混合氣體中CO濃度不變

Ｃ．v(H2)正= v(H2O)逆　　    D．c(CO2) = c(CO)　

（3）某研究小組利用反應(yīng)：CO(g)+H2O(g)  H2(g)+CO2(g)  △H=－41.2kJ/mol，制備CO2與H2的混合氣體。用堿液吸收一定量CO2的方法來(lái)提高混合氣中H2與CO2的體積比。若以1L1.5mol/L的NaOH溶液充分吸收了22.4L（已折算為標(biāo)準(zhǔn)狀況下體積）CO2，則吸收后溶液中各離子濃度從大到小的順序是                                。

（4）如將H2與CO2以4:1的體積比混合，在適當(dāng)?shù)臈l件下可制得CH4。已知：

CH4 (g) + 2O2(g)  CO2(g)+ 2H2O（1）  ΔH1＝－890.3 kJ/mol 

H2(g) + 1/2O2(g)  H2O（1）           ΔH2＝－285.8 kJ/mol 

則CO2(g)與H2(g)反應(yīng)生成CH4(g)與液態(tài)水的熱化學(xué)方程式是                     。

（5）熔融鹽燃料電池如下圖：

該圖是以熔融碳酸鹽為電解質(zhì)，以CH4為燃料，空氣為氧化劑，稀土金屬材料為電極。已知負(fù)極的電極反應(yīng)是CH4 +4CO32－－8e－=5CO2+2H2O。正極的電極反應(yīng)是_______ 。為了使該燃料電池長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定運(yùn)行，電池的電解質(zhì)組成應(yīng)保持穩(wěn)定。為此電池工作時(shí)必須有部分A物質(zhì)參加循環(huán)，則A物質(zhì)的化學(xué)式是_________。實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，若通入了標(biāo)準(zhǔn)狀況下空氣448L（假設(shè)空氣中O2體積分?jǐn)?shù)為20%），則熔融鹽燃料電池消耗標(biāo)準(zhǔn)狀況下CH4____________L。

 

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科目：高中化學(xué) 來(lái)源：江西省模擬題 題型：填空題

近年來(lái)，由于溫室效應(yīng)和資源短缺等問(wèn)題，關(guān)于CO2和碳酸鹽應(yīng)用的研究受到人們的重視。某研究小組利用反應(yīng)：CO(g)+H2O(g)H2(g)+CO2(g)  △H=－41.2kJ/mol ，制備CO2與H2 的混合氣體，并進(jìn)一步研究CO2與H2以不同的體積比混合時(shí)在合適條件下的反應(yīng)產(chǎn)物應(yīng)用。
(1)已知：850℃時(shí)在一體積為10 L的恒容密閉容器中，通入一定量的CO和H2O，CO和H2O濃度變化如圖1所示：
下列說(shuō)法正確的是__________（填序號(hào)）   
A.達(dá)到平衡時(shí)，氫氣的物質(zhì)的量是0.12mol    
B.達(dá)到平衡時(shí)，反應(yīng)體系最終會(huì)放出49.44kJ熱量    
C.第4min始，混合氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量不再變化    
D.第6min時(shí)，若升高溫度，反應(yīng)平衡常數(shù)會(huì)減小    
E.第8min時(shí)，若充入氦氣，會(huì)導(dǎo)致v正(CO)<v逆(H2O)
(2) 850 ℃時(shí)，若在容積為2 L的密閉容器中同時(shí)充入1.0 mol CO，3.0 mol H2O，1.0 mol CO2和x mol H2。若要使上述反應(yīng)開(kāi)始時(shí)向正反應(yīng)方向進(jìn)行，則x應(yīng)滿(mǎn)足的條件是________。
(3)研究小組采用堿液吸收一定量CO2的方法來(lái)提高混合氣中H2與CO2的體積比。若以1L 1.5mol/L的NaOH溶液充分吸收了22.4L（已折算為標(biāo)準(zhǔn)狀況下體積）CO2，則吸收后溶液中各離子濃度從大到小的順序是________________。
(4) 如將H2 與CO2以4:1的體積比混合，在適當(dāng)?shù)臈l件下可制得CH4。
已知：CH4(g) + 2O2(g)CO2(g)+ 2H2O(l)   ΔH1＝－890.3 kJ/mol   
H2(g) + 1/2O2(g)H2O(l)     ΔH2＝－285.8 kJ/mol   
則CO2(g)與H2(g)反應(yīng)生成CH4(g)與液態(tài)水的熱化學(xué)方程式是__________________。
(5) 熔融鹽燃料電池(見(jiàn)圖2）是以熔融碳酸鹽為電解質(zhì)，以CH4為燃料，空氣為氧化劑，稀土金屬材料為電極。已知負(fù)極的電極反應(yīng)是CH4 +4CO32－－8e－=5CO2+2H2O。正極的電極反應(yīng)是________。為了使該燃料電池長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定運(yùn)行，電池的電解質(zhì)組成應(yīng)保持穩(wěn)定。為此電池工作時(shí)必須有部分A物質(zhì)參加循環(huán),則A物質(zhì)的化學(xué)式是_________。實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，若通入了標(biāo)準(zhǔn)狀況下空氣448 L（假設(shè)空氣中O2體積分?jǐn)?shù)為20%），則熔融鹽燃料電池消耗標(biāo)準(zhǔn)狀況下CH4____________L。

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