甲醇是一种很好的燃料.工业上用CH4和H2O 为原料.通过反应I和Ⅱ来制备甲醇.⑴将1.0 mol CH4和2.0 mol H2O(g)通人反应室.在一定条件下发生反应:CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g)--I.CH4的转化率与温度.压强的关系如右图所示.①已知100℃时达到平衡所需的时间为5min.则用H2表示的平均反应速率为 .②图中� 题目和参考答案——青夏教育精英家教网—

题目内容

甲醇是一种很好的燃料，工业上用CH₄和H₂O 为原料，通过反应I和Ⅱ来制备甲醇。
⑴将1.0 mol CH₄和2.0 mol H₂O(g)通人反应室(容积为100L)，在一定条件下发生反应:
CH₄(g)＋H₂O(g)CO(g)＋3H₂(g)……I。CH₄的转化率与温度、压强的关系如右图所示。

①已知100℃时达到平衡所需的时间为5min，则用H₂表示的平均反应速率为                  。
②图中的P₁_      P₂(填“<”、“>”或“=”),100℃时平衡常数为          。
③该反应的△H        0(填“<”、“>”或“=”)。
(2)在一定条件下，将a mol CO与3a mol H₂的混合气体在催化剂作用下能自发反应生成甲醇: CO(g)+2H₂(g)CH₃OH(g)  △H<0 ……Ⅱ
④若容器容积不变，下列措施可增加甲醇产率的是
A．升高温度                     B．将CH₃OH(g)从体系中分离
C．充人He，使体系总压强增大    D．再充人lmol CO和3 mol H₂
⑤为了寻找合成甲醇的温度和压强的适宜条件，某同学设计了三组实验，部分实验条件已经填在下面实验设计表中。
A．下表中剩余的实验条件数据: a=_    ；b=_        。

实验编号	T（℃）	n(CO)／n(H₂)	P(Mpa)
1	150	1／3	0.1
2	a	1／3	5
3	350	b	5

B．根据反应Ⅱ的特点，右下图是在压强分别为0.1 MPa和5MPa下CO的转化率随温度变化的曲线图，请指明图中的压强Px = Mpa。

（14分）（1）①0.0030mol/(L·min) （2分） ②＜（2分）
2.25×10^－4(mol/L)²（2分，不写单位不扣分，单位写错扣1分） ③＞（2分）
（2）④BD（2分） ⑤A.a＝150，b＝（各1分，共2分） B.0.1（2分）

解析试题分析：（1）①由图像可知，平衡时甲烷的转化率为0.5，所以甲烷的物质的量减少了1.5mol×0.5＝0.5mol，则△c(CH₄)＝0.5mol÷100L＝0.005mol/L，所以v(CH₄)＝0.005mol/L÷5min＝0.001mol/（L?min）。速率之比等于化学计量数之比，所以v(H₂)＝3v(CH₄)＝3×0.001mol/（L?min）=0.003mol/（L?min）。
②温度相同时，作垂直x轴的辅助线，发现压强为P₁的CH₄的转化率高，反应为前后体积增大的反应，压强增大平衡向体积减小的方向移动，即向逆反应移动，CH₄的转化率降低，所以P₁＜P₂。则
CH₄（g）＋ H₂O（g）CO（g）＋ 3H₂（g）
起始浓度（mol/L） 0.010    0.020          0         0
转化浓度（mol/L） 0.005    0.005         0.005    0.015
平衡浓度（mol/L） 0.005    0.015         0.005    0.015
所以平衡常数K＝=＝2.25×10^-4。
③由图可知，温度越高甲烷的转化率越大，即升高温度平衡向正反应方向移，温度升高平衡向吸热方向移动，所以正反应为吸热反应，即△H＞0。
（2）④A、该反应为放热反应，升高温度，平衡向吸热方向移动，即向逆反应方向移动，甲醇的产率降低，故A错误；B、将CH₃OH（g）从体系中分离，产物的浓度降低，平衡向正反应移动，甲醇的产率增加，故B错误；C、充入He，使体系总压强增大，容器容积不变，反应混合物各组分浓度不变，平衡不移动，甲醇的产率不变，故C错误；D、再充入1molCO和3molH₂，可等效为压强增大，平衡向体积减小的方向移动，即向正反应方向移动，甲醇的产率增加，故D正确，答案选BD。
⑤A、采取控制变量法，探究合成甲醇的温度和压强的适宜条件，所以温度、压强是变化的，应保持不变，所以b＝；比较实验1、2可知，压强不同，所以温度应相同，故a＝150。
B、温度相同时，作垂直x轴的辅助线，发现压强为P_y的CO的转化率高，反应为前后体积减小的反应，压强增大平衡向体积减小的方向移动，即向正反应移动，所以P_x＜P_y，因此压强P_x＝0.1Mpa。
考点：考查反应速率、平衡常数的计算；外界条件对平衡状态的影响以及图像识别等

练习册系列答案

相关题目

研究NO₂_、、CO等大气污染气体的处理具有重要意义。
利用反应6NO₂(g)＋8NH₃(g)7N₂(g)＋12 H₂O(g)可处理NO₂。700℃时，向容积为2L的密闭容器中充入一定量的NO₂和NH₃, 反应过程中测定的部分数据见下表

反应时间/min	n(NO₂)/mol	n(NH₃)/ mol
0	1．20	1．60
2	0．90
4		0．40

（1）反应在2min内的平均速率为v(NH₃)＝，4min该反应达到平衡状态，则该反应的平衡常数K的表达式为，NO₂的转化率为
（2）700℃ ，将NO₂与NH₃以体积比1:2置于密闭容器中发生上述反应，下列能说明反应达到平衡状态的是。
a．体系压强保持不变
b．混合气体颜色保持不变
c．体系密度保持不变
d．每消耗1 mol NO₂的同时生成2 mol H₂O

(12分)向体积为2L的固定密闭容器中通入3molX气体,在一定温度下发生如下反应：
2X(g)Y(g)+3Z(g)
（1）经5min后反应达到平衡,此时测得容器内的压强为起始时的1.2倍,则用Y的物质的量浓度变化表示的速率为             。
（2）若上述反应在甲、乙、丙、丁四个同样的密闭容器中进行,在同一段时间内测得容器内的反应速率分别为：甲v(X)＝3.5mol/(L?min)；乙v(Y)＝2mol/(L?min)；丙v(Z)=4.5mol/(L?min)；丁v(X)＝0.075mol/(L?s)。若其它条件相同,温度不同，则温度由高到低的顺序是(填序号)            。
（3）若向达到(1)的平衡体系中充入氩气,则平衡向             (填"左"或"右"或"不")移动；若向
达到(1)的平衡体系中移走部分混合气体,则平衡向          (填" 左 " 或 " 右 " 或 " 不")移动。
（4）若在相同条件下向达到(1)所述的平衡体系中再充入0.5molX气体,则平衡后X的转化率⑷与⑴的
平衡中的X的转化率相比较              。

（5）若保持温度和压强不变,起始时加入X、Y、Z物质的量分别为amol、bmol、cmol,达到平衡时仍
与(1)的平衡等效,则a、b、c应该满足的关系为。
（6）若保持温度和体积不变，起始时加入X、Y、Z物质的量分别为amol、bmol、cmol,达到平衡时仍
与(1)的平衡等效,且起始时维持化学反应向逆反应方向进行,则c的取值范围应该为。

在一固定容积为2L的密闭容器内加入0.2mol的N₂和0.6mol的H₂，在一定条件下发生如下反应：N₂(g)＋3H₂(g)2NH₃(g) △H＜0 。反应中NH₃的物质的量浓度的变化情况如下图所示，请回答下列问题：

根据图，计算从反应开始到平衡时，平均反应速率v(NH₃)= 。
⑵下列描述中能说明上述反应已达平衡的是。

A．3v_正（H₂）＝2v_逆（NH₃）

B．容器中气体的平均相对分子量不随时间而变化

C．容器中气体的密度不随时间而变化

D．容器中气体的分子总数不随时间而变化

⑶ 第5分钟末，保持恒温恒压，若继续通入0.2mol的N₂和0.6mol的H₂，平衡移动（填“向正反应方向”、“向逆反应方向”或“不”）。

（1）固定和利用CO₂能有效地利用资源，并减少空气中的温室气体。工业上有一种用CO₂来生产甲醇燃料的方法：CO₂(g)＋3H₂(g)CH₃OH(g)＋H₂O(g)△H＝－49．0kJ·mol^－1。某科学实验将6molCO₂和8molH₂充入2L密闭容器中，测得H₂的物质的量随时间变化如右图所示（实线）。图中数据a（1，6）代表的意思是：在l min时H₂的物质的量是6mol。

①下列时间段平均反应速率最大的是__________，最小的是______________。

②仅改变某一实验条件再进行两次实验测得H₂的物质的量随时间变化如图中虚线所示，曲线Ⅰ对应的实验改变的条件是________，曲线Ⅱ对应的实验改变的条件是_________。
（2）利用光能和光催化剂，可将CO₂和H₂O(g)转化为CH₄和O₂。紫外光照射时，等量的CO₂和H₂O(g)在不同催化剂(Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ)作用下，CH₄产量随光照时间的变化如图所示。在0~30 h内，CH₄的平均生成速率v(Ⅰ)、v(Ⅱ)和v(Ⅲ)从大到小的顺序为。反应开始后的12小时内，在第___________种催化剂的作用下，收集的CH₄最多。

研究NO₂、SO₂、CO等大气污染物的处理具有重要意义。NO₂可用下列反应来处理：
6 NO₂(g)+8NH₃(g) 7N₂(g)+12H₂O(g)+Q（Q＞0）。
完成下列填空：
（1）反应的平衡常数大，处理NO₂的效率高。增大该反应平衡常数的措施有           。
（2）一定条件下上述反应在某体积固定的密闭容器中进行，能说明该反应已经达到平衡状态的是           。
a．c(NO₂)：c(NH₃) = 3：4                b．6v(NO₂) = 7v(N₂)
c．容器内气体总压强不再变化            d．容器内气体密度不再变化
（3）若平衡时NO₂和N₂的浓度之比为m/n，保持其它条件不变，缩小反应容器的体积后达到新的平衡，此时NO₂和N₂的浓度之比          m/n（填“>”、“=”或“<”）。
（4）某温度下，在一个容积为2升的反应容器内，上述反应2分钟后达到平衡，测得刚好有3mol电子发生转移，则在2分钟内NH₃的平均反应速率为：
v(NH₃) =                        。

金属钨用途广泛，主要用于制造硬质或耐高温的合金，以及灯泡的灯丝。高温下，在密闭容器中用H₂还原WO₃可得到金属钨，其总反应为：
WO₃ (s) + 3H₂ (g) W (s) + 3H₂O (g)       请回答下列问题：
（1）在一定温度下进行上述反应，若反应容器的容积为0．5 L，2min后达到平衡，测得固体的质量减少了4．80 g，则H₂的平均反应速率_________；该反应的平衡常数表达式K=___________
（2）某温度下反应达平衡时，H₂与水蒸气的体积比为2:3，则H₂的平衡转化率为__________；随温度的升高，H₂与水蒸气的体积比减小，则该反应为  ____（填“吸热”或“放热”）反应。
（3）一定温度下，在密闭恒容的容器中，能表示上述反应达到化学平衡状态的是________。
A．混合气体的总压强保持不变      B．v_正(H₂0)= v_正(H₂)
C．混合气体的密度保持不变        D．混合气体的平均式量保持不变
（4）钨丝灯管中的W在使用过程中缓慢挥发，使灯丝变细，加入I₂可延长灯管的使用寿命，其工作原理为：W (s) +2I₂ (g) WI₄ (g)。下列说法正确的有__________。
A．温度升高时，WI₄的分解速率加快，W和I₂的化合速率减慢
B．WI₄在灯丝上分解，产生的W又沉积在灯丝上
C．WI₄在灯管壁上分解，使灯管的寿命延长
D．灯管内的I₂可循环使用

用化学反应原理相关知识同答
I．根据下表所示化学反应与数据关系回答下列问题：

（1）反应①是           （填“吸热"或“放热”）反应。
（2）根据反应①与②可推导出同温下K₁、K₂与K₃之间的关系，则K₃=     （用K₁、K₂表示）。
（3）若反应③的逆反应速率与时间的关系如图所示：

①反应在t₁、t₃、t₇时都达到了平衡，若t₂时只改变了一种外界条件j试判断：改变的条件可能是    。
②若t₄时降压，t₆时增大反应物的浓度，请在图中画出t₄～t₆时逆反应速率与时间的关系曲线。
II．请根据醋酸的电离平衡回答下列问题：
（1）常温下，0.1mol／L 的CH₃COOH溶液中有l％的CH₃COOH分子发生电离，则溶液的pH=   。
（2）将上述溶液加蒸馏水稀释，在稀释过程中，下列各项中增大的是      （填字母编号）。

（3）25℃时，CH₃COOH的电离平衡常数为1．75×10^-5，现将一定量的CH₃COOH与NaOH溶液混合，若测得混合液pH=5．6，则混合液中各离子浓度由大到小的顺序是      。

在恒温、恒压和使用催化剂的条件下，已知：在容积可变的密闭容器中，充入1 L含3 mol H₂和1 mol N₂的混合气体，反应达平衡时有a mol NH₃生成，N₂的转化率为b%。
（1）若在恒温、恒压和使用催化剂的条件下，在体积可变的密闭容器中充入x mol H₂和y mol N₂，反应达平衡时有3a mol NH₃生成，N₂的转化率仍为b%。则x=                                           ;
y=                                            。
（2）在恒温、恒压和使用催化剂的条件下，设在体积可变的密闭容器中充入x mol H₂、y mol N₂和z mol NH₃，若达平衡时N₂转化率仍为b%，则x、y的关系为               ；z的取值范围为                    。
（3）在恒温［与（1）温度相同］和使用催化剂的条件下，在容积不可变的密闭容器中，充入1 L含3 mol H₂和1 mol N₂的混合气体，反应达平衡时N₂的转化率为c%，则b、c的关系为         （用“<”、“=”或“>”表示），理由是                                                             。

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