题目内容
Ⅰ：由于温室效应和资源短缺等问题，如何降低大气中的CO2含量并加以开发利用，引起了各国的普遍重视．目前工业上有一种方法是用CO2生产燃料甲醇．一定条件下发生反应：CO2（g）+3H2（g）?CH3OH（g）+H2O（g），△H＜0
（1）该反应平衡常数K的表达式为 ．温度降低，平衡常数K （填“增大”、“不变”或“减小”）．
（2）为探究反应原理，现进行如下实验：在体积为1L的密闭容器中，充入1mol CO2和3mol H2，测得CO2和CH3OH（g）的浓度随时间变化如图1所示．从反应开始到平衡，用氢气浓度变化表示的平均反应速率v（H2）为 ．
（3）下列措施中能使n（CH3OH）/n（CO2）增大的有 ．
A．升高温度； B．加入催化剂；C．将H2O（g）从体系中分离；D．再充入1mol CO2和3mol H2；
E．充入He（g），使体系总压强增大．
（4）如图2所示，在甲、乙两容器中分别充入物质的量之比为1：3 的CO2和H2，使甲、乙两容器初始容积相等．在相同温度下发生反应，并维持反应过程中温度不变．甲和乙相比，转化程度更大的是 ，且知乙容器中CO2的转化率随时间变化的图象如图3所示，请在图3中画出甲容器中CO2的转化率随时间变化的图象．并请说明以CO2为原料生产燃料甲醇的优点是 （写出一条即可）．
Ⅱ：一定常温下，FeS的KSP=2.5×10-18，H2S饱和溶液在该温度下，[H+]与[S2-]存在着以下关系：[H+]2?[S2-]=1.0×10-21．在该温度下，将适量FeS投入H2S饱和溶液中，欲使溶液中[Fe2+]达到1mol/L，应调节溶液的pH为 （用对数形式表示）．（写出计算过程）
（1）该反应平衡常数K的表达式为
（2）为探究反应原理，现进行如下实验：在体积为1L的密闭容器中，充入1mol CO2和3mol H2，测得CO2和CH3OH（g）的浓度随时间变化如图1所示．从反应开始到平衡，用氢气浓度变化表示的平均反应速率v（H2）为
（3）下列措施中能使n（CH3OH）/n（CO2）增大的有
A．升高温度； B．加入催化剂；C．将H2O（g）从体系中分离；D．再充入1mol CO2和3mol H2；
E．充入He（g），使体系总压强增大．
（4）如图2所示，在甲、乙两容器中分别充入物质的量之比为1：3 的CO2和H2，使甲、乙两容器初始容积相等．在相同温度下发生反应，并维持反应过程中温度不变．甲和乙相比，转化程度更大的是
Ⅱ：一定常温下，FeS的KSP=2.5×10-18，H2S饱和溶液在该温度下，[H+]与[S2-]存在着以下关系：[H+]2?[S2-]=1.0×10-21．在该温度下，将适量FeS投入H2S饱和溶液中，欲使溶液中[Fe2+]达到1mol/L，应调节溶液的pH为
分析：Ⅰ：（1）根据反应方程式和平衡常数的含义书写其表达式，根据温度对平衡的影响，判断K的变化；
（2）根据反应速率v=
计算v（CO2），再根据速率之比等于化学计量数之比计算v（H2）；
（3）要使
增大，应使平衡向正反应方向移动，依据影响平衡移动的因素分析；
（4）在甲、乙两容器中分别充入物质的量之比为1：3 的CO2和H2，使甲、乙两容器初始容积相等，由图可知，甲的压强不变，乙的体积不变，由反应可知乙的压强会减小，则甲的压强大于乙的压强，所以甲容器中CH4的转化率大；由于甲中压强大，则反应速率快，达到平衡的时间变小；以CO2为原料生产燃料甲醇能使废弃物利用，有利于环保；
Ⅱ：根据FeS的KSP求出[Fe2+]达到1mol/L时，硫离子的浓度，再根据[H+]与[S2-]存在的关系求出氢离子的浓度．
（2）根据反应速率v=
| △c |
| △t |
（3）要使
| n(CH3OH) |
| n(CO2) |
（4）在甲、乙两容器中分别充入物质的量之比为1：3 的CO2和H2，使甲、乙两容器初始容积相等，由图可知，甲的压强不变，乙的体积不变，由反应可知乙的压强会减小，则甲的压强大于乙的压强，所以甲容器中CH4的转化率大；由于甲中压强大，则反应速率快，达到平衡的时间变小；以CO2为原料生产燃料甲醇能使废弃物利用，有利于环保；
Ⅱ：根据FeS的KSP求出[Fe2+]达到1mol/L时，硫离子的浓度，再根据[H+]与[S2-]存在的关系求出氢离子的浓度．
解答：解：（1）已知CO2（g）+3H2（g）?CH3OH（g）+H2O（g），△H＜0，则其平衡常数的表达式为：K=
；已知该反应正方向为放热方向，所以降低温度平衡正移，则平衡常数K增大，
故答案为：K=
；增大；
（2）从反应开始到平衡，v（CO2）=
=0.075mol?L-1?min-1，速率之比等于化学计量数之比，故v（H2）=3×0.075mol?L-1?min-1=0.225 mol?L-1?min-1，故答案为：0.225 mol?L-1?min-1；
（3）要使
增大，应使平衡向正反应方向移动，
A．因正反应放热，升高温度平衡向逆反应方向移动，则
减小，故A错误；
B．加入催化剂，平衡不移动，则n
不变，故B错误；
C．将H2O（g）从体系中分离，平衡向正反应方法移动，则
增大，故C正确；
D．再充入1mol CO2和3mol H2，等效于在原来基础上缩小体积一半，压强增大，平衡向正反应方向移动，则
增大，故D正确；
E．充入He（g），使体系压强增大，但对反应物质来说，浓度没有变化，平衡不移动，
不变，故E错误；
故答案为：CD；
（4）在甲、乙两容器中分别充入物质的量之比为1：3 的CO2和H2，使甲、乙两容器初始容积相等，由图可知，甲的压强不变，乙的体积不变，由反应可知乙的压强会减小，则甲的压强大于乙的压强，所以甲容器中CH4的转化率大；由于甲中压强大，则甲的反应速率快，达到平衡的时间短，所以甲容器中CO2的转化率随时间变化的图象为：
；以CO2为原料生产燃料甲醇，能使CO2废弃物利用，有利于环保，
故答案为：甲；；废弃物利用，有利于环保；
Ⅱ：要使溶液中[Fe2+]达到1mol/L，则[S2-]=
=2.5×10-18mol/L，已知H2S饱和溶液在该温度下，[H+]与[S2-]存在着以下关系：[H+]2?[S2-]=1.0×10-21，所以溶液中[H+]=2×10-2mol/L，则pH=2-lg2，
故答案为：2-lg2．
| c(CH3OH)?c(H2O) |
| c(CO2)?c3(H2) |
故答案为：K=
| c(CH3OH)?c(H2O) |
| c(CO2)?c3(H2) |
（2）从反应开始到平衡，v（CO2）=
| 1mol/L-0.25mol/L |
| 10min |
（3）要使
| n(CH3OH) |
| n(CO2) |
A．因正反应放热，升高温度平衡向逆反应方向移动，则
| n(CH3OH) |
| n(CO2) |
B．加入催化剂，平衡不移动，则n
| n(CH3OH) |
| n(CO2) |
C．将H2O（g）从体系中分离，平衡向正反应方法移动，则
| n(CH3OH) |
| n(CO2) |
D．再充入1mol CO2和3mol H2，等效于在原来基础上缩小体积一半，压强增大，平衡向正反应方向移动，则
| n(CH3OH) |
| n(CO2) |
E．充入He（g），使体系压强增大，但对反应物质来说，浓度没有变化，平衡不移动，
| n(CH3OH) |
| n(CO2) |
故答案为：CD；
（4）在甲、乙两容器中分别充入物质的量之比为1：3 的CO2和H2，使甲、乙两容器初始容积相等，由图可知，甲的压强不变，乙的体积不变，由反应可知乙的压强会减小，则甲的压强大于乙的压强，所以甲容器中CH4的转化率大；由于甲中压强大，则甲的反应速率快，达到平衡的时间短，所以甲容器中CO2的转化率随时间变化的图象为：
；以CO2为原料生产燃料甲醇，能使CO2废弃物利用，有利于环保，故答案为：甲；
；废弃物利用，有利于环保；Ⅱ：要使溶液中[Fe2+]达到1mol/L，则[S2-]=
| Ksp |
| [Fe2+] |
故答案为：2-lg2．
点评：本题考查较为综合，涉及化学平衡图象、化学平衡计算以及平衡移动、溶度积常数的有关计算等问题，题目难度较大，注意根据图象计算各物质的平衡浓度为解答该题的关键．
练习册系列答案
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法是用CO2生产燃料甲醇．一定条件下发生反应：CO2（g）+3H2（g）
CH3OH（g）+H2O（g），如右上图表示该反应进行过程中能量（单位为kJ?mol-1）的变化．
