题目内容

(14分)研究CO2的利用对促进低碳社会的构建具有重要的意义。
⑴  在一定体积的密闭容器中,进行化学反应: CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)
其化学平衡常数K和温度t的关系如下表:

①该反应正向反应是          反应。(填“放热”或“吸热”)
②能判断该反应达到化学平衡状态的依据是            

A.容器压强不变B.混合气体中c(CO2)不变
C.υ(H2)=υ(H2O)D.c(CO2)=c(CO)
③当其他条件不变时,若缩小容器的体积,该反应平衡      移动。(选填“正向”、“逆向”或“不”)
⑵工业上合成甲醇可在密闭容器中采用如下反应进行:
CO2(g) +3H2(g)  CH3OH(g) +H2O(g)   △H=-49.0 kJ·mol-1
①该反应的平衡常数表达式K                     
②某实验将1molCO2和3molH2充入一定体积的密闭容器中,在两种不同条件下发生反应(只有一种条件不同)。测得CH3OH的物质的量随时间变化如图所示:

曲线I、Ⅱ对应的平衡常数大小关系为K       K(选填“>”、“=”或“<”)。
③一定温度下,在容积2L且固定的两个密闭容器中,按如下方式加入反应物,一段时间后达到平衡。
容 器


反应物投入量
1molCO2、3molH2
a molCO2、b molH2
c molCH3OH(g)、c molH2O(g)
经测定甲容器经过5min达到平衡,平衡时CO2的转化率为50%,甲容器中该反应在5min内的平均速率υ(H2)=              mol·L-1·min-1
要使平衡后乙容器与甲容器中相同组分的体积分数相等,且起始时维持化学反应向逆反应方向进行,则c的取值范围为                    

(14分)
⑴吸热  BC 不  
 >   0.15    0.5<c≤1 (每空2分)

解析试题分析:化学反应: CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)
由以上表格看到:随着温度升高,k值增大;即平衡向正向移动,即正向是吸热方向;
①该反应正向反应是吸热反应。
反应前后化学计量数不变,所以整个过程压强始终不变,所以能判断该反应达到化学平衡状态的依据是 :混合气体中c(CO2)不变υ(H2)=υ(H2O) ;当其他条件不变时,若缩小容器的体积,该反应平衡不移动。
⑵工业上合成甲醇可在密闭容器中采用如下反应进行:
CO2(g) +3H2(g)  CH3OH(g) +H2O(g)   △H=-49.0 kJ·mol-1
①该反应的平衡常数表达式K
②某实验将1molCO2和3molH2充入一定体积的密闭容器中,在两种不同条件下发生反应(只有一种条件不同),曲线I、Ⅱ对应的平衡常数大小关系为K>K
③一定温度下,在容积2L且固定的两个密闭容器中,按如下方式加入反应物,一段时间后达到平衡。

容 器


反应物投入量
1molCO2、3molH2
a molCO2、b molH2
c molCH3OH(g)、c molH2O(g)
经测定甲容器经过5min达到平衡,平衡时CO2的转化率为50%,甲容器中该反应在5min内的平均速率υ(H2)=0.15mol·L-1·min-1
CO2(g) +3H2(g)  CH3OH(g) +H2O(g)   △H=-49.0 kJ·mol-1
甲:        1mol   3mol            0        0
乙:       a mol   b mol          c mol    c mol
要使平衡后乙容器与甲容器中相同组分的体积分数相等,起始时维持化学反应向逆反应方向进行,所以c的最大值是1,平衡时CO2的转化率为50%,,所以最小值是0.5则c的取值范围为0.5<c≤1
考点:化学平衡常数  等效平衡
点评:等效平衡 化学反应速率
点评:对于化学平衡的计算学生必须要掌握的知识有:三行式; 化学反应速率的计算公式:v=Δc/Δt ;等效平衡的三种情况:
I类:恒温恒容下对于反应前后气体体积发生变化的反应来说(即△V≠0的体系):等价转化后,对应各物质起始投料的物质的量与原平衡起始态相同。
II类:恒温恒容下对于反应前后气体体积没有变化的反应来说(即△V=0的体系):等价转化后,只要反应物(或生成物)的物质的量的比例与原平衡起始态相同,两平衡等效。
III类:恒温恒压下对于气体体系等效转化后,只要反应物(或生成物)的物质的量的比例与原平衡起始态相同,两平衡等效。

练习册系列答案
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(1)已知石墨的标准燃烧热为y kJ?mol-1,1.2g石墨在1.68L(标准状况)氧气中燃烧,至反应物耗尽,放出x kJ热量.则石墨与氧气反应生成CO的热化学方程式为
C(s)+
1
2
O2(g)=CO(g)△H=-
(x-0.04y)
0.06
kJ?mol-1
C(s)+
1
2
O2(g)=CO(g)△H=-
(x-0.04y)
0.06
kJ?mol-1

(2)高温时,用CO还原MgSO4可制备高纯MgO.
①750℃时,测得气体中含等物质的量SO2和SO3,此时反应的化学方程式是
CO+2MgSO4
  △  
.
 
2MgO+CO2+SO2+SO3
CO+2MgSO4
  △  
.
 
2MgO+CO2+SO2+SO3

②由MgO可制成“镁-次氯酸盐”燃料电池,其装置示意图如图1,该电池反应的离子方程式为
Mg+ClO-+H2O=Cl-+Mg(OH)2
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(3)二氧化碳合成甲醇是碳减排的新方向,将CO2转化为甲醇的热化学方程式为:CO2(g)+3H2(g)?CH3OH(g)+H2O(g)△H
①该反应的平衡常数表达式为K=
C(CH3OH)C(H2O)
C(CO2)C3(H2)
C(CH3OH)C(H2O)
C(CO2)C3(H2)

②取五份等体积CO2和H2的混合气体(物质的量之比均为1:3),分别加入温度不同、容积相同的恒容密闭容器中,发生上述反应,反应相同时间后,测得甲醇的体积分数φ(CH3OH)与反应温度T的关系曲线如图2所示,则上述CO2转化为甲醇反应的
△H
(填“>”“<”或“=”)0.
③在两种不同条件下发生反应,测得CH3OH的物质的量随时间变化如图3所示,曲线I、Ⅱ对应的平衡常数大小关系为K
K(填“>”“<”或“=”).
④一定温度下,在容积相同且固定的两个密闭容器中,按如下方式投入反应物,一段时间后达到平衡.
容  器
反应物
投入量
1molCO2
3molH2
a molCO2、b molH2
c molCH3OH(g)、c molH2O(g)
若甲中平衡后气体的压强为开始时的0.8倍,要使平衡后乙与甲中相同组分的体积分数相等,且起始时维持反应逆向进行,则c的取值范围为
0.4<n(c)≤1mol
0.4<n(c)≤1mol

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Fe2O3(s)+3CO(g)=2Fe(s)+3CO2(g)△H=-28.5KJ/mol
Fe2O3(s)+3CO(g)=2Fe(s)+3CO2(g)△H=-28.5KJ/mol

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试写出五羰基铁吸收H2的反应方程式
Fe(CO)5+H2=H2Fe(CO)4+CO
Fe(CO)5+H2=H2Fe(CO)4+CO

③利用燃烧反应可设计成CO-O2燃料电池(以KOH溶液为电解液),写出该电池的负极反应式
CO+4OH--2e-=CO32-+2H2O
CO+4OH--2e-=CO32-+2H2O

(2)某实验将CO2和H2充入一定体积的密闭容器中,在两种不同条件下发生反应:
CO2(g)+3H2(g)?CH3OH(g)+H2O(g)△H=-49.0kJ?mol-1
测得CH3OH的物质的量随时间变化如图所示,回答问题:
①该反应的平衡常数表达式为
c(CH3OH)c(H2O)
c(CO2)c3(H2)
c(CH3OH)c(H2O)
c(CO2)c3(H2)

②曲线I、Ⅱ对应的平衡常数大小关系为K
大于
大于
K(填“大于”、“等于”或“小于”).
③一定温度下,在容积相同且固定的两个密闭容器中,按如下方式加入反应物,一段时间后达到平衡.
容  器
反应物投入量 1molCO2、3molH2 a molCO2、b molH2
c molCH3OH(g)、c molH2O(g)
若甲中平衡后气体的压强为开始的0.8倍,要使平衡后乙与甲中相同组分的体积分数相等,且起始时维持化学反应向逆反应方向进行,则c的取值范围为
0.4<c≤1
0.4<c≤1

(14分)研究CO2的利用对促进低碳社会的构建具有重要的意义。

(1)已知石墨的标准燃烧热为y kJ·mol1,1.2g石墨在1.68L(标准状况)氧气中燃烧,至反应物耗尽,放出x kJ热量。则石墨与氧气反应生成CO的热化学方程式为     

(2)高温时,用CO还原MgSO4可制备高纯MgO。

①750℃时,测得气体中含等物质的量SO2和SO3,此时反应的化学方程式是     

②由MgO可制成“镁—次氯酸盐”燃料电池,其装置示意图如图1,该电池反应的离子方程式为          。    

         

图1                 图2                 图3

(3)二氧化碳合成甲醇是碳减排的新方向,将CO2转化为甲醇的热化学方程式为:

CO2(g) +3H2(g)  CH3OH(g) +H2O(g) △H

①该反应的平衡常数表达式为K=            

②取五份等体积CO2和H2的混合气体(物质的量之比均为1∶3),分别加入温度不同、容积相同的恒容密闭容器中,发生上述反应,反应相同时间后,测得甲醇的体积分数φ(CH3OH)与反应温度T的关系曲线如图2所示,则上述CO2转化为甲醇反应的ΔH         (填“>” “<”或“=”)0。

③在两种不同条件下发生反应,测得CH3OH的物质的量随时间变化如图3所示,曲线I、Ⅱ对应的平衡常数大小关系为K      K(填“>” “<”或“=”)。

④一定温度下,在容积相同且固定的两个密闭容器中,按如下方式投入反应物,一段时间后达到平衡。

容 器

反应物

投入量

1molCO2

3molH2

a molCO2、b molH2

c molCH3OH(g)、c molH2O(g)

 

若甲中平衡后气体的压强为开始时的0.8倍,要使平衡后乙与甲中相同组分的体积分数相等,且起始时维持反应逆向进行,则c的取值范围为        

 

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