题目内容

(6分)在体积为1 L的密闭容器中,充入1mol CO2和3mol H2,在500oC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图所示。

(1)从反应开始到平衡,氢气的平均反应速率v(H2)________________
(2)该反应的平衡常数K为____________________(精确到小数点后两位)
(3)下列能说明反应达到平衡状态的是________________
a.容器中压强保持不变            b.混合气体密度保持不变
c.容器内CO2的分子数保持不变    d.每消耗1 mol CO2的同时生成1 mol H2O

(6分)(1)0.225mol/(L·min)(2)5.33   (3)ac(2分)

解析试题分析:(1)根据图像可知,平衡时,甲醇的浓度变化量是0.75mol/L,所以氢气浓度的变化量就是0.75mol/L×3=2.25mol/L,则氢气的反应速率是2.25mol/L÷10min=0.225mol/(L·min)。
(2)反应前氢气的浓度是3mol/L,所以平衡时氢气的浓度是3mol/L-2.25mol/L=0.75mol/L,则该反应的平衡常数K=
(3)在一定条件下,当可逆反应的正反应速率和逆反应速率相等时(但不为0),反应体系中各种物质的浓度或含量不再发生变化的状态,称为化学平衡状态,所以c正确;该反应是体积减小的,所以在反应过程中,压强也是减小的,因此a正确;密度是混合气的质量和容器容积的比值,在反应过程中质量和容积始终是不变的,b不正确;d中反应速率的方向是相同的,速率之比是相应的化学计量数之比,因此d中的关系始终是成立,不正确,答案选ac。
考点:考查反应速率、平衡常数的计算以及平衡状态的判断
点评:判断化学平衡状态的标志有:(1)任何情况下均可作为标志的:①υ(同一种物质);②各组分含量(百分含量、物质的量、质量)不随时间变化;③某反应物的消耗(生成)速率、某生成物的消耗(生成)速率=化学计量数之比;(2)在一定条件下可作为标志的是:①对于有色物质参加或生成的可逆反应体系,颜色不再变化;②对于有气态物质参加或生成的可逆反应体系,若反应前后气体的系数和相等,则混合气体平均相对分子质量M和反应总压P不变(恒温恒容);③对于恒温绝热体系,体系的温度不在变化;(3)不能作为判断标志的是:①各物质的物质的量或浓度变化或反应速率之比=化学计量数之比 (任何情况下均适用);②有气态物质参加或生成的反应,若反应前后气体的系数和相等,则混合气体平均相对分子质量M和反应总压P不变(恒温恒容)。

练习册系列答案
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(12分)随着人类对温室效应和资源短缺等问题的重视,如何降低大气中CO2的含量及有效地开发利用CO2,引起了各国的普遍重视。目前工业上有一种方法是用CO2来生产燃料甲醇。为探究反应原理,现进行如下实验,在体积为1 L的密闭容器中,充入lmol CO2和3mol H2,一定条件下发生反应:

CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g) △H = —49.0kJ/mo1.

测得CO2和CH3OH(g)的浓度随时间变化如图所示。

(1)从反应开始到平衡,氢气的平均反应速率v(H2)=           mol/(L·min)

(2)该反应的平衡常数为             

(3)下列措施中能使n(CH3OH)/n(CO2)增大的是          

A.升高温度                 B.充入He(g),使体系压强增大

C.将H2O(g)从体系中分离     D.再充入lmol CO2和3mol H2

(4)已知在常温常压下:

①2CH3OH(1)+3O2(g)=2CO2(g)+4H2O(g) △H= —1275.6kJ/mol

②H2O(g)=H2O(1)  △H= —44.0kJ/mol

则甲醇的燃烧热化学方程式为:                                   

(5)如果燃烧甲醇会造成大量化学能损失,如果以甲醇和空气为原料,以氢氧化钠为电解质溶液设计成原电池将有很多优点,请书写出该电池的负极反应:___________________

(6)常温下,某水溶液M中存在的离子有:Na+、A、H+、OH。若该溶液M由 pH=3的HA溶液mL与pH=11的NaOH溶液mL混合反应而得,则下列说法中正确的是  __

A.若溶液M呈中性,则溶液M中c(H+)+c(OH)=2×107mol·L-1

B.若V1=V2,则溶液M的pH一定等于7

C.若溶液M呈酸性,则V1一定大于V2

D.若溶液M呈碱性,则V1一定小于V2

 

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