Question

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），图甲表示该反应进行过程中能量（单位为kJ?mol^-1）的变化．
（1）关于该反应的下列说法中，正确的是

 

．
A．△H＞0，△S＞0；    B．△H＞0，△S＜0；
C．△H＜0，△S＜0；    D．△H＜0，△S＞0．
（2）该反应平衡常数K的表达式为

 

．
（3）温度降低，平衡常数K

 

 （填“增大”、“不变”或“减小”）．
（4）为探究反应原理，现进行如下实验：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图乙所示．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）=

 

mol?L^-1?min^-1．
（5）下列措施中能使

n(CH3OH)

n(CO2)

增大的有

 

．
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．
（6）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=

 

；t

 

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如下表所示．

序号	NaOH溶液的体积/mL	盐酸的体积/mL	溶液的pH
①	20.00	0.00	8
②	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

 

．

Answer 1

考点：反应热和焓变,化学平衡建立的过程,化学平衡常数的含义,化学平衡的影响因素,物质的量或浓度随时间的变化曲线

专题：基本概念与基本理论

分析：（1）根据反应方程式结合图甲解决；
（2）化学平衡常数K=

生成物浓度的系数幂次方

反应物浓度的系数幂次方

；
（3）反应放热，降温平衡正向移动，K增大；
（4）可以先求出v（CO2），再据用不同物质表示的速率之比等于其化学计量数之比求算；
（5）使

n(CH3OH)

n(CO2)

增大，即n（CH₃OH）增大，或n（CO₂）减小即可；
（6）Kw=c（H⁺）?c（OH^-），当温度高于室温时，Kw＞10^-14；该温度下pH=6为中性溶液，据此解答．

解答： 解：（1）从图甲可见，反应放热，△H＜0，从方程式可见，反应物有4mol气体，生成物有2mol气体，△S＜0，故选：C；
（2）化学平衡常数K=

生成物浓度的系数幂次方

反应物浓度的系数幂次方

=

[CH3OH]?[H2O]

[CO2]?[H2]3

，故答案为：

[CH3OH]?[H2O]

[CO2]?[H2]3

；
（3）反应放热，降温平衡正向移动，K增大，故答案为：增大；
（4）从反应开始到平衡，用二氧化碳浓度变化表示的平均反应速率v（CO₂）=

0.75mol?L-1

10min

=0.075mol/（L?min），从方程式看v（CO₂）：v（H₂）=1：3，所以，v（H₂）=0.225mol/（L?min），故答案为：0.225；
（5）使

n(CH3OH)

n(CO2)

增大，可以使平衡正向移动，A、正反应放热，升温，平衡逆向移动，

n(CH3OH)

n(CO2)

减小，故A错误；
B、加入催化剂不影响平衡移动，

n(CH3OH)

n(CO2)

不变，故B错误；
C、将水分离出去，平衡正向移动，

n(CH3OH)

n(CO2)

增大，故C正确；
D、体积不变，再充入相同物质的量的反应物，相当于给反应体系加压，平衡正向移动，

n(CH3OH)

n(CO2)

增大，故D正确；
E、体积不变，充入He气，平衡不移动，

n(CH3OH)

n(CO2)

不变，故E错误．
故选：CD；
（6）Kw=c（H⁺）?c（OH^-）=10^-a?10^-b=10^-（a+b）=10^-12，其大于常温下水的离子积常数Kw=10^-14，所以现在温度高于25℃；该温度下pH=6为中性溶液，从表格可见等体积的HCl与NaOH反应，恰好中和，则c（HCl）=c（NaOH），该NaOH的pH=8，即c（OH^-）=10^-4mol/L，则c（HCl）=10^-4mol/L，HCl的pH=4，故答案为：10^-12；大于；4．

点评：本题几乎考查了化学反应速率和化学平衡的所有问题，题目难度虽然不是很大，问题很到位，需认真完成．