题目内容

工业上一般在恒容密闭容器中采用下列反应合成甲醇：
CO(g)＋2H2(g)  CH3OH(g)+Q
（1）能判断反应达到平衡状态的依据是(填字母序号，下同)________。
A．生成CH3OH的速率与消耗CO的速率相等B．混合气体的密度不变
C．混合气体的平均相对分子质量不变D．CH3OH、CO、H2的浓度都不再发生变化
（2）下表所列数据是反应在不同温度下的化学平衡常数(K)。
温度
250℃
300℃
350℃
K
2.041
0.270
0.012
 
①由表中数据判断该反应Q________(填“>”、“＝”或“<”)0；
②某温度下，将2 mol CO和6 mol H2充入2 L的密闭容器中，充分反应后，达到平衡时测得c(CO)＝0.2 mol/L，则CO的转化率为________，此时的温度为________。
（3）要提高CO的转化率，可以采取的措施是________。
a．升温；b．加入催化剂；c．增加CO的浓度；d．加入H2加压；e．加入惰性气体加压；f．分离出甲醇
（4）寻找合适的催化剂来改善上述合成甲醇的条件一直是研究课题。现分别对X、Y、Z三种催化剂进行如下实验（其他条件均相同）：
①X在T1℃时催化效率最高，能使正反应速率加快约3×105倍；
②Y在T2℃时催化效率最高，能使正反应速率加快约3×105倍；
③Z在T3℃时催化效率最高，能使逆反应速率加快约1×106倍；
已知：T1＞T2＞T3，根据上述信息，你认为在生产中应该选择的适宜催化剂并简述理由：___________________________________________________。
（1）CD
（2）①>   ②80%；250℃
（3）df （2分）
（4）选Z，温度要求低，反应速率快。（2分）

试题分析：（1）A．无论反应是否达到平衡状态，生成CH3OH的速率与消耗CO的速率始终相等，所以不能作为判断平衡状态的依据，错误；B．混合物的质量始终不变，容器的体积不变，所以混合气体的密度始终不变，所以不能作为判断平衡状态的依据，错误；C．反应前后，混合气体的物质的量改变，气体的质量不变，反应达到平衡状态时，混合气体的相对平均分子质量不变，所以能作为判断平衡状态的依据，正确；D．反应达到平衡状态时，CH3OH、CO、H2的浓度都不再发生变化，所以能作为判断平衡状态的依据，正确；故选CD；
（2）①升高温度，平衡向吸热方向移动，根据表格知，温度越高，化学平衡常数越小，说明平衡向逆反应方向移动，所以正反应是放热反应，即△H＜0，而放出的热量Q>0；
②平衡时一氧化碳的物质的量=0.2mol/L×2L=0.4mol，转化率= n(CO)(反应)/ n(CO)(反应开始)×100%=(1?0.4)mol÷2mol×100%=80%
CO（g）+2H2（g）≒CH3OH（g）单位为mol/L
反应开始(mol/L)  1       3           0       
反应(mol/L)       0.8     1.6         0.8
平衡(mol/L)       0.2     1.4        0.8
平衡常数K="0.8" / 0.2(1.4)2 =2.04，所以温度是250℃。
（3）a．该反应是放热反应，升高温度平衡向逆反应方向移动，故错误；b．催化剂对平衡移动无影响，故错误；c．增加CO的浓度，平衡向正反应方向移动，但CO的转化率降低，故错误；d．加入H2加压，平衡向正反应方向移动，一氧化碳的转化率增大，故正确；e．加入惰性气体加压，参加反应的气体压强不变，平衡不移动，故错误；f．分离出甲醇，平衡向正反应方向移动，一氧化碳的转化率增大，故正确；故选df．
（4）因为T1＞T2＞T3，所以温度越低平衡常数越大，反应物转化率越大，又催化剂同等程度加快反应速率，所以既能在低温下作用又能加快反应速率的催化剂最好选用Z。
练习册系列答案
相关题目
某温度下，密闭容器中X、Y、Z、W四种气体的初始浓度和平衡浓度如下表，下列说法错误的是
物质
X
Y
Z
W
初始浓度/mol·L-1
0.5
0.6
0
0
平衡浓度/mol·L-1
0.1
0.1
0.4
0.6
 
A．反应达到平衡时，X的转化率为80% 
B．该反应的平衡常数表达式为K=
C．增大压强其平衡常数不变，但使平衡向生成Z的方向移动
D．改变温度可以改变此反应的平衡常数
氮氧化物是空气的主要污染物，消除氮氧化物污染有多种方法。用催化技术可将超音速飞机尾气中的NO和CO转变成CO2和N2，其反应为：2NO＋2CO2CO2＋N2，为了测定在某种催化剂作用下的反应速率，在某温度下测得不同时间的NO和CO浓度如下表：
时间（s）
0
2
4
c（NO） （ mol·L－1）
1.00×10－3
2.50×10－4
1.00×10－4
c（CO） （ mol·L－1）
3.60×10－3
c’
2.70×10－3
回答下列问题（均不考虑温度变化对催化剂催化效率的影响）：
（1）前4s内的平均反应速率v（NO）＝             。c’＝             。
（2）当质量一定时，增大固体催化剂的表面积可提高化学反应速率。右图表示在其他条件不变时，上述反应中二氧化碳浓度随温度（T）、催化剂表面积（S）和时间（t）的变化曲线。

①该反应的ΔH    0（填“＞”、“＜”或“＝”）。
②若催化剂的表面积S1＞S2，在答题卡图中画出c（CO2） 在T2、S2条件下达到平衡过程中的变化曲线。
（3）在恒容的密闭容器中，上述反应达到平衡后，改变某一条件，下列示意图正确的是

A．                 B．                C．               D．
t ℃时，在体积不变的密闭容器中发生反应：X(g)+3Y(g)  2Z(g)，各组分在不同时刻的浓度如下表：
物质
X
Y
Z
初始浓度/mol·L-1
0.1
0.2
0
2 min末浓度/mol·L-1
0.08
a
b
平衡浓度/mol·L-1
0.05
0.05
0.1
 
下列说法正确的是
A．平衡时，X的转化率为20%
B．t ℃时，该反应的平衡常数为40
C．增大平衡后的体系压强， v正增大，v逆减小，平衡向正反应方向移动
D．前2 min内，用Y的变化量表示的平均反应速率v(Y)="0.03" mol·L-1·min-1
下图表示2A(g)＋B(g)2C(g)　ΔH<0这个可逆反应的正确图像为(　　)
向某密闭容器中加入0.6 mol A、0.2 mol C和一定量的B三种气体。一定条件下发生反应，各物质浓度随时间变化如甲图所示[其中t0-t1阶段c(B)未画出]。t2时刻后改变条件反应体系中反应速率随时间变化的情况如乙图所示，且四个阶段都各改变一种条件并且改变的条件均不相同。下列说法正确的是（   ）

A．反应的方程式为3A(g)+B(g)    2C(g)
B．t3~t4，t4~t5，t5~t6各阶段可能改变的条件依次为：加催化剂，降低反应温度，增大压强
C．B的起始物质的量为0.08 mol
D．若t1="10" s，A在t0~t1时间段的反应速率为0.00225 mol·L-1·s-1 
某化学科研小组研究在其他条件不变时，改变某一条件对化学平衡的影响，得到如下变化规律（图中P表示压强，T表示温度，n表示物质的量）：

根据以上规律判断，下列结论正确的是
A．反应Ⅰ：△H＞0，p2＞p1
B．反应Ⅱ：△H>0，T1＞T2
C．反应Ⅲ：△H＞0，T2＞T1；或△H＜0，T2＜T1
D．反应Ⅳ：△H＜0，T2＞T1
以CO2为碳源制取低碳有机物成为国际研究焦点，下面为CO2加氢制取乙醇的反应： 2CO2(g)+6H2(g) CH3CH2OH(g)+3H2O(g) －Q（Q＞0）
在密闭容器中，按H2与CO2的物质的量之比为3:1进行投料，在5MPa下测得不同温度下平衡体系中各种物质的体积分数（y%）如下图所示。

完成下列填空：
（1）表示CH3CH2OH体积分数曲线的是_______（选填序号）
（2）在一定温度下反应达到平衡的标志是_______（选填编号)
a．平衡常数K不再增大
b．CO2的转化率不再增大
c．混合气体的平均相对分子质量不再改变　
d．反应物不再转化为生成物
（3）其他条件恒定，如果想提高CO2的反应速率，可以采取的反应条件是_______（选填编号）；达到平衡后，能提高H2转化率的操作是_______（选填编号）
a．降低温度     b．充入更多的H2 
c．移去乙醇   d．增大容器体积
（4）图中曲线II和III的交点a对应的体积分数ya=_______%
向某密闭容器中加入0.15mol/L A、0.05mol/L C和一定量的B三种气体。一定条件下发生反应，各物质浓度随时间变化如下图中甲图所示［t0时c( B)未画出，t1时增大到0.05mol/L］。乙图为 t2时刻后改变反应条件，平衡体系中正、逆反应速率随时间变化的情况。

（1）若t4时改变的条件为减小压强,则B的起始物质的量浓度为          mol/L；
该反应的平衡常数表达式为K=                     。
（2）若t5时改变的条件是升温，此时v(正) > v(逆)，平衡常数K的值将        （选填“增大”、“减小”或“不变”）。
（3）若 t1= 15s，则t0~ t1阶段以C 浓度变化表示的平均反应速率为v(C)=              
mol/L·s。t3时改变的某一反应条件可能是       （选填序号）。
a．使用催化剂      b．增大压强   c．增大反应物浓度      d．降低产物浓度
（4）若A的物质的量减少0.02mol时，容器与外界的热交换总量为a kJ，写出该反应的热化学方程式                                                            。

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