题目内容

(2008?安庆模拟)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),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.
(1)为探究反应原理,现进行如下实验:T1℃时,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右下图所示.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)=
0.225
0.225
mol?L-1?min-1
(2)该反应平衡常数K的表达式为
5.3
5.3

(3)温度变为T2℃(T1>T2),平衡常数K
增大
增大
(填“增大”、“不变”或“减小”).
(4)不能判断该反应是否达到化学平衡状态的依据是
D
D

A.容器中压强不变        B.混合气体中  c(CO2)不变
C.v(H2)=v(H2O)    D.c(CO2)=c(CO)
(5)下列措施中能使n(CH3OH)/n(CO2)增大的有
CD
CD

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1molCO2和3molH2;   E.充入He(g),使体系总压强增大.
Ⅱ.在温度t℃下,某NaOH的稀溶液中c(H+)=10-amol/L,c(OH-)=10-bmol/L,已知a+b=12
该温度下水的离子积Kw=
1×10-12
1×10-12
;t
大于
大于
25℃(填“大于”、“小于”或“等于”).向该溶液中逐滴加入pH=c的盐酸(t℃),测得混合溶液的部分pH如表所示.
序号 NaOH溶液的体积/mL 盐酸的体积/mL 溶液的pH
20.00 0.00 8
20.00 20.00 6
假设溶液混合前后的体积变化忽略不计,则c为
4
4
分析:Ⅰ.(1)由图象可知v(CO2),根据反应速率之比等于化学计量数之比计算氢气的反应速率;
(2)计算出平衡时各物质的浓度,根据平衡常数表达式计算;
(3)根据该反应进行过程中能量(单位为kJ?mol-1)的变化图判断反应为放热反应以及温度对化学平衡的影响;
(4)根据平衡时正逆反应速率相等,各物质的浓度不变分析;
(5)为使甲醇与二氧化碳的物质的量比值增大,应使平衡向正反应方向移动,或增加甲醇的物质的量;
Ⅱ.根据水的离子积公式进行计算;根据溶液的pH判断溶液呈中性进行计算;
解答:解:Ⅰ.(1)由图象可知v(CO2)=
0.75mol/L 
10min
=0.075mol/(L?min),根据反应速率之比等于化学计量数之比可知v(H2)=3v(CO2)=3×0.075mol/(L?min)=0.225 mol/(L?min),故答案为:0.225 mol/(L?min).
(2)CO2(g)+3H2(g)      CH3OH(g)+H2O(g),
起始:1mol      3mol               0         0
转化:0.75mol   2.25mol           0.75mol    0.75mol
平衡:0.25mol   0.75mol           0.75mol    0.75mol
达到平衡时,c(CO2)=0.25mol/L,c(H2)=0.75mol/L,c(CH3OH)=0.75mol/L,c(H2O)=0.75mol/L,在该条件下,反应的平衡常数K=
C(CH3OH)C(H2O)
C(CO2)C3(H2)
=
0.75×0.75 
0.25×0.753 
=5.3,故答案为:5.3;
(3)温度降低,平衡向放热的方向移动即正反应方向,所以平衡常数增大,故答案为:增大;
(4)A、由于气体反应前后的化学计量数不等,所以容器中压强不变能作为判断的依据,故A正确;
B、当达到化学平衡时,混合气体中c(CO2)不变,故B正确;
C、V正(H2)=V逆(H2O),说明达到平衡状态,故C正确;
D、c(CO2)与c(CO)的大小关系取决于反应起始时的物质的量的多少,不能作为判断是否达到平衡的依据,故D错误,
故选:D;
(5)A、升高温度,平衡向逆反应方向移动,甲醇与二氧化碳的物质的量比值减小,故A错误;
B、充入He(g),使体系压强增大,但对反应物质没有影响,平衡不移动,二者比值不变,故B错误;
C、将H2O(g)从体系中分离,生成物的浓度减小,平衡向正反应方向移动,二者比值变大,故C正确;
D、再充入l mol CH3OH(g),反应虽然向逆反应方向移动,但反应的比增加的少,二者比值增大,故D正确;
E、充入He(g),使体系总压强增大,但平衡不移动,故E错误;
故答案为:CD;
Ⅱ.因水的离子积Kw=c(H+)c(OH-)=10-a×10-b=10-(a+b)=1×10-12>1×10-14,因温度下水的离子积1×10-12,溶液呈中性时PH=6,由①可知c(OH-)=10-4 mol/L,
根据     H++OH-=H2O
   20.00mL×10-Cmol/L     20.00mL×10-4mol/L 
解得C=4,
故答案为:1×10-12;大于;4;
点评:本题考查化学平衡状态的判断以及有关计算,题目难度不大,注意平衡状态、水的离子积Kw的计算和利用.
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