過度排放CO2會造成“溫室效應”,科學家正在研究如何將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。為探究反應原理,現(xiàn)進行如下實驗,
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:CO2(g)+3H2(g)
CH3OH(g)+H2O(g)   ΔH>0,經(jīng)測得CO2和CH3OH(g)的濃度隨時間變化如圖所示。

(1)從反應開始到平衡,CO2的平均反應速率v(CO2)=                    ;
(2)該反應的平衡常數(shù)表達式K=                      
(3)能判斷該反應是否達到化學平衡狀態(tài)的依據(jù)是      (多選扣分);
a.容器中壓強不變                  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平衡向正反應方向移動的是       (填字母)。
a.升高溫度                   b.將CH3OH(g)及時液化抽出
c.選擇高效催化劑             d.再充入H2O(g)
(1)0.075mol/(L·min)            (2) K= [CH3OH][H2O]/[CO2][H2]3 
(3)ac(漏選得1分,錯選、多選不得分)   (4)ab(漏選得1分,錯選、多選不得分)

試題分析:(1)根據(jù)圖像可知,平衡時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CO2的反應速率是0.75mol/L÷10min=0.075mol/(L·min)。
(2)化學平衡常數(shù)是在一定條件下,當可逆反應達到平衡狀態(tài)時,生成物濃度的冪之積和反應物濃度的冪之積的比值,所以根據(jù)反應的化學方程式可知,該反應的平衡常數(shù)表達式是K=[CH3OH][H2O]/[CO2][H2]3。
(3)在一定條件下,當可逆反應的正反應速率和逆反應速率相等時(但不為0),反應體系中各種物質(zhì)的濃度或含量不再發(fā)生變化的狀態(tài),稱為化學平衡狀態(tài),所以選項c正確。該反應是體積減小的,所以壓強也是減小的,因此當壓強不再發(fā)生變化時,可以說明反應已經(jīng)達到平衡狀態(tài),a正確;b中反應速率的方向相反,但不滿足速率之比是相應的化學計量數(shù)之比,不正確。平衡時濃度不再發(fā)生變化,但物質(zhì)之間的濃度不一定相等或滿足某種關系,因此選項d不正確,所以答案選ac。
(4)正方應是吸熱反應,所以升高溫度平衡向正反應方向移動,a正確;將CH3OH(g)及時液化抽出,相當于降低生成物濃度,平衡向正反應方向移動,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,平衡向逆反應方向移動,d不正確,答案選ab。
點評:本題是一道化學平衡常數(shù)與化學平衡移動以及化學反應速率計算的一道綜合題,注重了對高考常考查知識的點的訓練,屬于中等難度的試題,有助于培養(yǎng)學生的邏輯推理能力,提高學生分析問題、解決問題的能力。
練習冊系列答案
相關習題

科目:高中化學 來源:不詳 題型:填空題

根據(jù)下列反應的焓變,計算C(石墨)與H2(g)反應生成1molC2H2(g)的焓變(△H)。
C(石墨)+  O2(g)=CO2(g) △H1="a"  kJ·mol-1
2H2(g)+O2(g)=2H2O(l) △H2="b"  kJ·mol-1
2C2H2(g)+5O2(g)=4CO2(g)+2H2O(l)△H3="c" kJ·mol-1
△H=                                    。

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科目:高中化學 來源:不詳 題型:單選題

在H2與Cl2生成HCl的反應中,已知斷裂1 mol氫氫鍵吸收的能量為akJ,斷裂1 mol氯氯鍵吸收的能量為bkJ,形成1 mol氫氯鍵放出的能量為ckJ,則生成1 molHCl放出的能量為(  )
A.(c-a-b)kJB.(a+b-c)kJ
C.(2c-a-b)kJD.(2c-a-b)/2kJ

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科目:高中化學 來源:不詳 題型:單選題

已知:2H2(g)+ O2(g)=2H2O(l) ΔH=" -571.6KJ·" mol-1
CH4(g)+ 2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l)  ΔH=" -890KJ·" mol-1
現(xiàn)有H2與CH4的混合氣體112L(標準狀況),使其完全燃燒生成CO2和H2O(l),若實驗測得反應放熱3695KJ,則原混合氣體中H2與CH4的物質(zhì)的量之比是( 。
A.1∶1 B.1∶3C.1∶4 D.2∶3

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科目:高中化學 來源:不詳 題型:單選題

航天飛船可用肼(N2H4)作動力源。已知1g液態(tài)肼和足量的液態(tài)過氧化氫反應生成N2和水蒸氣時放出20.05kJ熱量,化學方程式如下:N2H4+2H2O2===N2↑+4H2O。
下列說法中錯誤的是 (  。
A.該反應中肼作還原劑
B.此情況下,液態(tài)肼燃燒生成1molN2時放出的熱量為641.6kJ
C.肼(N2H4)分子中只存在極性共價鍵
D.該反應的反應物總能量高于生成物的總能量

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科目:高中化學 來源:不詳 題型:填空題

燃煤廢氣中的氮氧化物(NOx)、二氧化碳等氣體,常用下列方法處理,以實現(xiàn)節(jié)能減排、廢物利用等。
(1)①對燃煤廢氣進行脫硝處理時,常利用甲烷催化還原氮氧化物,如:
CH4 (g)+4NO2(g)=4NO(g)+CO2(g)+2H2O(g)  △H=-574 kJ·mol-1
CH4(g)+4NO(g)=2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)   △H=-1160 kJ·mol-1
則CH4(g)將NO2(g)還原為N2(g)等的熱化學方程式為                      。
②若用甲烷作為燃料電池的原料,請寫出在堿性介質(zhì)中電池負極的電極反應式           。
(2)將燃煤廢氣中的CO2轉(zhuǎn)化為甲醚的反應原理為:
2CO2(g) + 6H2(g)CH3OCH3(g) + 3H2O(g)  △H < 0
①對于該反應下列說法正確的是(   )
A.若溫度升高,則反應的平衡常數(shù)K將增大”
B.一定條件下增加H2的濃度可以提高反應速率
C.加入催化劑可提高CO2的轉(zhuǎn)化率
D.恒溫恒容條件下若壓強保持不變,可認為反應到達平衡狀態(tài)
②將6 molH2和2 mol CO2在2L密閉容器中混合,當該反應達到平衡時,測得平衡混合氣中CH3OCH3的體積分數(shù)約為16.7%(即1/6),此時CO2的轉(zhuǎn)化率為     

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科目:高中化學 來源:不詳 題型:單選題

充分燃燒一定量的丁烷(C4H10)放出熱量為Q,經(jīng)測定完全吸收它生成的CO2需要消耗5mol/LKOH溶液100ml,恰好生成正鹽。則燃燒1mol丁烷放出的熱量為  (     )
A.4QB.5QC.8QD.16Q

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科目:高中化學 來源:不詳 題型:單選題

已知
(l) =H2O(g)   △H1=a kJ·
(2) =2H2O(g)  △H2=b kJ·
(3)=H2O(l)    △H3=c kJ·
(4) =2H2O(l)   △H4=d kJ·
下列關系式中正確的是(    )                                                    
A.a(chǎn)<c <0B.b>d>0C.2a=b<0D.2c=d>0

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科目:高中化學 來源:不詳 題型:填空題

已知下列兩個熱化學方程式:
①P4(白磷,s)+5O2(g)=P4O10(s)  ΔH 1=-2 983.2 kJ/mol
②P(紅磷,s)+O2(g)=P4O10(s)  ΔH 2=-738.5 kJ/mol
(1)試寫出白磷轉(zhuǎn)化為紅磷的熱化學方程式:           。
(2)相同的狀況下,白磷與紅磷能量較低的是:     ;白磷的穩(wěn)定性比紅磷:     (填“高”或“低”)。
(3)已知鍵能數(shù)據(jù),P-P:a kJ/mol;O=O:b kJ/mol;
P-O:c kJ/mol;P=O:d kJ/mol,破壞化學鍵要吸收能量,形成化學鍵要放出能量。參考如圖物質(zhì)結構,寫出 a、b、c、d滿足的關系式:                       。
   

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