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精英家教网碳循环的途径之一是:CO2(g)+3H2(g)?CH3OH(g)+H2O(g)+49.0kJ,在容积为2L的密闭容器中充入1mol CO2和3mol H2,在两种不同的实验条件下进行反应,测得CH3OH(g)的物质的量随时间变化情况如下图所示:
(1)前5min内实验①的平均反应速率v(H2)=
 
 mol/(L?min).
(2)能说明上述反应达到平衡状态的是
 
(填编号).
a.混合气体的密度不随时间变化而变化
b.单位时间内每消耗3mol H2,同时生成1mol H2O
c.CO2的体积分数在混合气体中保持不变
d.3v(CO2)=v(H2
(3)与①相比,②仅改变一种反应条件,所改变的条件和判断的理由分别是
 

(4)在一定温度下,把2.0L CO2和6.0L H2通入一个带活塞的体积可变的密闭容器中,活塞的一端与大气相通,反应达到平衡后,测得混合气体为7.0L.若需控制平衡后混合气体为6.5L,则可采取的措施是
 
;欲使反应的K减小,可以采取的措施是
 
分析:(1)利用三段式求出各自的物质的量,然后根据v=
△c
△t
计算;
(2)可逆反应达到平衡状态时,正逆反应速率相等(同种物质)或正逆反应速率之比等于系数之比(不同物质),平衡时各种物质的物质的量、浓度等不再发生变化,由此衍生的一些物理量不变,以此分析;
(3)由图可知与①相比,②的反应速率增大,平衡正向移动,然后根据温度、压强对化学平衡的影响来判断;
(4)根据该反应是一个气体体积减小、放热的反应,平衡正向移动,容器的体积减小;根据平衡正向移动,平衡常数增大,反之,平衡常数减小.
解答:解:(1)根据三段式   
             CO2(g)+3H2(g)?CH3OH(g)+H2O(g)
开始(mol/L):1        3                0           0
变化(mol/L):0.55     1.65             0.55       0.55 
平衡(mol/L):0.45     1.35              0.55       0.75
从反应开始到平衡,氢气的平均反应速率v(H2)=
1.65 mol  
2L
5min
=0.165mol?L-1?min-1
故答案为:0.165;
(2)a.各物质都为气体,容器的体积不变,混合气体的总质量不变,密度自始至终为定值,不能说明可逆反应到达平衡,故A错误;
b.单位时间内每消耗3mol H2,同时生成1mol H2O,都表示正反应速率,不能说明可逆反应到达平衡,故b错误;
c.CO2的体积分数在混合气体中保持不变,说明可逆反应到达平衡,故c正确;
d.3v(CO2)=v(H2)即υ正(H2):υ逆(CO2)=3:1,等于化学计量数之比,说明到达平衡,故d正确;
故选:cd.
(3)温度升高、反应速率加快,平衡向逆反应方向移动,不符合题意;压强增大,反应速率加快,平衡向正反应方向移动,符合题意;故答案为:增大压强;因为与①相比,②的反应速率增大,平衡正向移动,符合增大压强的情况;
(4)反应达到平衡后,测得混合气体为7.0L.若需控制平衡后混合气体为6.5L,由于压强不变,只能通过温度的改变使得平衡正向移动,降低温度,平衡向放热的方向,即正反应方向移动,升高温度,平衡向吸热的方向,即逆反应方向移动,平衡常数减小,
故答案为:降温;升温.
点评:考查利用速率的计算、化学平衡状态的判断、以及外界条件对化学平衡的影响,难度中等,在判断平衡时,对于不同物质表示的正逆反应速率,可以利用速率之比等于化学计量数之比转化为同一物质表示正逆速率.
练习册系列答案
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(1)有效“减碳”的手段之一是节能,下列制氢方法最节能的是
C
C

A.电解水制氢:2H2O
 电解 
.
 
 2H2↑+O2
B.高温使水分解制氢:2H2O
 高温 
.
 
2H2↑+O2
C.太阳光催化分解水制氢:2H2O
   TiO2   
.
太阳光
 2H2↑+O2
D.天然气制氢:CH4+H2O
 高温 
.
 
 CO+3H2
(2)CO2可转化成有机物实现碳循环.将2molCO2和6molH2充入容积为3L的密闭容器中,在一定温度和压强条件下发生了下列反应:CO2(g)+3H2 (g)?CH3OH(g)+H2O(g)△H=-49.0kJ?mol-1.反应在2分钟时达到了平衡.
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3υ(CO2=υ(H2
3υ(CO2=υ(H2

②达到平衡时,改变温度(T)和压强(P),反应混合物中CH3OH的“物质的量分数”变化情况如图1所示,关于温度(T)和压强(P)的关系判断正确的是
CD
CD
(填序号).

A.P3>P2    T3>T2
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AC
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2NH3(g)+CO2(g)=CO(NH22(s)+H2O(l)△H=-130.98kJ?mol-1
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(1)有效“减碳”的手段之一是节能.下列制氢方法最节能的是
C
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.(填字母序号)
A.电解水制氢:2H2O
 电解 
.
 
2H2↑+O2
B.高温使水分解制氢:2H2O
 高温 
.
 
2H2↑+O2
C.太阳光催化分解水制氢:2H2O
 TiO2 
.
 
2H2↑+O2
D.天然气制氢:CH4+H2OCO+3H2
(2)CO2可转化成有机物实现碳循环.在体积为1L的密闭容器中,充入1molCO2和3mol H2,一定条件下发生反应:
CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)△H=-49.0kJ/mol,测得CO2和CH3OH(g)的浓度随时间变化如上左图所示.
①从3min到10min,v(H2)=
0.107
0.107
mol/(L?min)-1
②能说明上述反应达到平衡状态的是
D
D
(选填编号).
A.反应中CO2与CH3OH的物质的量浓度之比为1:1(即图中交叉点)
B.混合气体的密度不随时间的变化而变化
C.单位时间内每消耗3mol H2,同时生成1mol H2O
D.CO2的体积分数在混合气体中保持不变
(3)新型氨法烟气脱硫技术的化学原理是采用氨水吸收烟气中的SO2,再用一定量的磷酸与上述吸收产物反应.该技术的优点除了能回收利用SO2外,还能得到一种复合肥料,该复合肥料可能的化学式为
(NH43PO4
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(只要求写一种).
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c
c
时,催化剂对汽车尾气的催化效果最好.(填a、b、c、d)

(10分)CO2、SO2、NOx是对环境影响较大的气体,控制和治理CO2、SO2、NOx是解决温室效应、减少酸雨和光化学烟雾的有效途径。


(1)有效“减碳”的手段之一是节能。下列制氢方法最节能的是  ▲ 。(填字母序号)
A.电解水制氢:2H2O2H2↑+O2
B.高温使水分解制氢:2H2O2H2↑+O2
C.太阳光催化分解水制氢:2H2O2H2↑+O2
D.天然气制氢:CH4+H2OCO+3H2
(2)CO2可转化成有机物实现碳循环。在体积为1 L的密闭容器中,充入1 molCO2和3 mol H2,一定条件下发生反应:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)  ΔH="-49.0" kJ/mol,测得CO2 和CH3OH(g)的浓度随时间变化如上图所示。

①从3 min到10 min,v(H2)=  ▲ mol/(L·min)-1
②能说明上述反应达到平衡状态的是  ▲ (选填编号)。
A.反应中CO2与CH3OH的物质的量浓度之比为1︰1(即图中交叉点)
B.混合气体的密度不随时间的变化而变化
C.单位时间内每消耗3 mol H2,同时生成1 mol H2O
D.CO2的体积分数在混合气体中保持不变
(3)新型氨法烟气脱硫技术的化学原理是采用氨水吸收烟气中的SO2,再用一定量的磷酸与上述吸收产物反应。该技术的优点除了能回收利用SO2外,还能得到一种复合肥料,该复合肥料可能的化学式为  ▲ (只要求写一种)。
(4)在汽车上安装三效催化转化器,可使汽车尾气中的主要污染物(CO、NOx、碳氢化合物)进行相互反应,生成无毒物质,减少汽车尾气污染。某研究性学习小组探究某种催化剂在不同空燃比(空气与燃油气的质量比)条件下对汽车尾气的催化效果。在一定条件下,测得尾气中的主要污染物的转化率与空燃比的关系如右图所示。空燃比约为  ▲ 时,催化剂对汽车尾气的催化效果最好。(填a、b、c、d)

CO2、SO2、NOx是对环境影响较大的气体,控制和治理CO2、SO2、NOx是解决温室效应、减少酸雨和光化学烟雾的有效途径.
(1)有效“减碳”的手段之一是节能.下列制氢方法最节能的是______.(填字母序号)
A.电解水制氢:2H2O数学公式2H2↑+O2
B.高温使水分解制氢:2H2O数学公式2H2↑+O2
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(2)CO2可转化成有机物实现碳循环.在体积为1L的密闭容器中,充入1molCO2和3mol H2,一定条件下发生反应:
CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)△H=-49.0kJ/mol,测得CO2和CH3OH(g)的浓度随时间变化如上左图所示.
①从3min到10min,v(H2)=______mol/(L?min)-1
②能说明上述反应达到平衡状态的是______(选填编号).
A.反应中CO2与CH3OH的物质的量浓度之比为1:1(即图中交叉点)
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