【題目】工業(yè)上用CO2來生產(chǎn)燃料甲醇.為探究該反應(yīng)原理,進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn):在容積為1L的密閉容器中,充入1molCO23molH2,在500℃下發(fā)生發(fā)應(yīng),CO2g+3H2gCH3OHg+H2Og)實(shí)驗(yàn)測得CO2CH3OHg)的物質(zhì)的量(n)隨時(shí)間變化如圖1所示:

1從反應(yīng)開始到平衡,氫氣的平均反應(yīng)速率vH2= ______ 。2是改變溫度時(shí)化學(xué)反應(yīng)速率隨時(shí)間變化的示意圖,則該反應(yīng)的正反應(yīng)為 _____ 反應(yīng)(填放熱吸熱)。

2下列各項(xiàng)能作為判斷該反應(yīng)達(dá)到平衡標(biāo)志的是____(填序號(hào)字母)

A.容器內(nèi)壓強(qiáng)保持不變 B.v(CO2)=3v(H2)

C.容器內(nèi)CO2的體積分?jǐn)?shù)不變 D.混合氣體的密度保持不變

3500℃該反應(yīng)的平衡常數(shù)為 ______ (保留兩位小數(shù)),若提高溫度到 800℃進(jìn)行,達(dá)平衡時(shí),K ______ (填增大”“減小不變.

4下列措施中不能使CO2的轉(zhuǎn)化率增大的是 ______ 。

A.在原容器中再充入1mol H2 B.在原容器中再充入1molCO2

C.縮小容器的容積 D.使用更有效的催化劑 E.將水蒸氣從體系中分離

5500℃,測得某時(shí)刻,CO2g)、H2g)、CH3OHg)和H2Og)的濃度均為0.5mol/L,則此時(shí)v(正) ______ v(逆)(填”““=”)。

6下列措施能使nCH3OH/nCO2)增大的是 ______ 。

A.升高溫度 B.在原容器中充入1molHe

C.將水蒸氣從體系中分離出 D.縮小容器容積,增大壓強(qiáng)

【答案】 0.225mol/Lmin 放熱 A C 5.33 減小 BD CD

【解析】試題分析:本題考查圖像的分析,化學(xué)反應(yīng)速率的計(jì)算,化學(xué)平衡的標(biāo)志,化學(xué)平衡常數(shù)的計(jì)算和應(yīng)用,外界條件對(duì)化學(xué)平衡的影響。

1由圖1可知從開始到平衡CO2物質(zhì)的量濃度由1.00mol/L減小到0.25mol/L,υCO2=1.00mol/L-0.25mol/L10min=0.075mol/(L·min)υH2=3υCO2=30.075mol/(L·min)=0.225mol/(L·min)。由圖2知,改變溫度,正、逆反應(yīng)速率都加快說明為升高溫度,逆反應(yīng)速率大于正反應(yīng)速率,即升高溫度平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng),逆反應(yīng)為吸熱反應(yīng),則該反應(yīng)的正反應(yīng)為放熱反應(yīng)。

2A項(xiàng),該反應(yīng)的正反應(yīng)為氣體分子數(shù)減小的反應(yīng),建立平衡過程中氣體物質(zhì)的量減小,容器內(nèi)壓強(qiáng)減小,平衡時(shí)氣體物質(zhì)的量不變,容器內(nèi)壓強(qiáng)不變,容器內(nèi)壓強(qiáng)保持不變能說明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài);B項(xiàng),υ(CO2)=3υ(H2),表明正、逆反應(yīng)速率不相等,反應(yīng)沒有達(dá)到平衡狀態(tài);C項(xiàng),容器內(nèi)CO2的體積分?jǐn)?shù)不變表明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài);D項(xiàng),氣體的總質(zhì)量始終不變,容器的體積不變,混合氣體的密度始終不變,混合氣體的密度保持不變不能說明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài);能說明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)的是A、C,答案選AC。

3結(jié)合圖1用三段式

CO2g+3H2gCH3OHg+H2Og

c(起始)(mol/L1.00 3 0 0

c(轉(zhuǎn)化)(mol/L0.75 2.25 0.75 0.75

c(平衡)(mol/L0.25 0.75 0.75 0.75

500℃該反應(yīng)的平衡常數(shù)為=5.33。該反應(yīng)的正反應(yīng)為放熱反應(yīng),升高溫度,平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng),化學(xué)平衡常數(shù)K值減小。

4A項(xiàng),在原容器中再充入1mol H2平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng),CO2的轉(zhuǎn)化率增大;B項(xiàng),在原容器中再充入1molCO2平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng),根據(jù)勒夏特列原理(改變影響平衡的一個(gè)條件,平衡向著減弱這種改變的方向移動(dòng),但不能消除這種改變),CO2的轉(zhuǎn)化率減;C項(xiàng),縮小容器的容積,平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng),CO2的轉(zhuǎn)化率增大;D項(xiàng),使用更有效的催化劑,平衡不移動(dòng),CO2的轉(zhuǎn)化率不變;E項(xiàng),將水蒸氣從體系中分離平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng),CO2的轉(zhuǎn)化率增大;不能使CO2轉(zhuǎn)化率增大的是B、D,答案選BD。

5此時(shí)刻的濃度商為=45.33,反應(yīng)正向進(jìn)行,υ(正)υ(逆)。

6A項(xiàng),升高溫度平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng),nCH3OH/nCO2減;B項(xiàng),在原容器中充入1molHe,由于各物質(zhì)的濃度沒有改變,平衡不發(fā)生移動(dòng),nCH3OH/nCO2不變;C項(xiàng)將水蒸氣從體系中分離出,減小生成物濃度,平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng),nCH3OH/nCO2增大;D項(xiàng),縮小容器容積,增大壓強(qiáng),平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng),nCH3OH/nCO2增大;能使nCH3OH/nCO2增大的是CD,答案選CD。

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