【題目】Ⅰ、如何降低大氣中CO2的含量及有效地開發(fā)利用CO2引起了全世界的普遍重視。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1molCO23molH2500℃下發(fā)生發(fā)應(yīng),CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+ H2O(g)。實(shí)驗(yàn)測得CO2CH3OH(g)的物質(zhì)的量(n)隨時(shí)間變化如下圖1所示:

(1)從反應(yīng)開始到平衡,氫氣的平均反應(yīng)速率v(H2)=___________________。

(2)500℃該反應(yīng)的平衡常數(shù)為__________(結(jié)果保留一位小數(shù)),圖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,若提高溫度到800℃進(jìn)行,達(dá)平衡時(shí),K___________(填增大”“減小不變”)。

(3)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出

(4)500℃條件下,測得某時(shí)刻,CO2(g)、H2(g)、CH3OH(g)和H2O(g)的濃度均為0.5mol/L,則此時(shí)v(正)______ v(逆)(填“>”“<”“=”)。

Ⅱ、一定條件下,可逆反應(yīng)A2(g)+B2(g) 2C(g)達(dá)到平衡時(shí),各物質(zhì)的平衡濃度為c(A2)=0.5mol/L;c(B2)=0.1mol/L;c(C)=1.6mol/L。若用ab、c分別表示A2、B2、C的初始濃度(mol/L),則:

a、b應(yīng)滿足的關(guān)系是__________a的取值范圍是________________。

【答案】 0.225mol/(L·min) 5.3 減小 BD ab+0.4 0.4≤b≤1.3

【解析】試題分析:(1)根據(jù) 計(jì)算氫氣的平均反應(yīng)速率;2)根據(jù) 計(jì)算500℃該反應(yīng)的平衡常數(shù);根據(jù)圖2可知,升高溫度平衡逆向移動(dòng);(3)平衡正向移動(dòng),CO2的轉(zhuǎn)化率增大兩種反應(yīng)物加其中入一種,另一種物質(zhì)的轉(zhuǎn)化率增大,本身的轉(zhuǎn)化率減小;(4)根據(jù)Q、K的比較分析v(正)、 v(逆)的大小;

Ⅱ、利用一邊倒的方法,把C完全分解為A、B,則c(A2)=1.3mol/L;c(B2)=0.9mol/L;B完全變?yōu)镃,則c(A2)=0.4mol/L;c(B2)=0mol/L;c(C)=1.8mol/L;利用極值法分析;

解析:(1)根據(jù)圖1,開始時(shí)CO2的濃度是1mol/L,平衡時(shí)CO2的濃度是0.25mol/L,CO2的濃度變化量是0.75 mol/L,則氫氣的濃度變化量是2.25 mol/L, ,所以氫氣的平均反應(yīng)速率v(H2)= mol/(L·min);

2)根據(jù)“三段式”

根據(jù)圖2可知,升高溫度平衡逆向移動(dòng),K減小;

(3)A.在原容器中再充入1mol H2,平衡正向移動(dòng),CO2的轉(zhuǎn)化率增大; B.在原容器中再充入1molCO2,平衡正向移動(dòng),但CO2的轉(zhuǎn)化率減小;C.縮小容器的容積,平衡正向移動(dòng),CO2的轉(zhuǎn)化率增大; D.使用更有效的催化劑,平衡不移動(dòng), CO2的轉(zhuǎn)化率不變; E.將水蒸氣從體系中分離出平衡正向移動(dòng),CO2的轉(zhuǎn)化率增大;故選BD;

(4)CO2(g)、H2(g)、CH3OH(g)和H2O(g)的濃度均為0.5mol/L, , Q<K,所以反應(yīng)正向進(jìn)行, v(正)> v(逆);

Ⅱ、①設(shè)轉(zhuǎn)化過程中A2(g)轉(zhuǎn)化濃度為x mol·L-1,B2(g)的轉(zhuǎn)化濃度也為x mol·L-1。平衡時(shí):a-x=0.5,b-x=0.1。所以,a=b+0.4。

②根據(jù)一邊倒的方法,把C完全分解為A、B,則c(A2)=1.3mol/L;c(B2)=0.9mol/L;把B完全變?yōu)镃,則c(A2)=0.4mol/L;c(B2)=0mol/L;c(C)=1.8mol/L;利用極值法,故a的取值范圍為0.4<a<1.3;

練習(xí)冊系列答案
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