题目内容

2．根据下列信息试回答下列问题
（Ⅰ）甲醇是一种可再生能源，具有开发和应用的广阔前景，工业上一般可采用如下反应来合成甲醇：2H2（g）+CO（g）?CH3OH（g）
（1）下表所列数据是该反应在不同温度下的化学平衡常数（K）
温度250℃300℃350℃
K2.0410.2700.012
①该反应的△H＜0，△S（熵变）＜0，（填“＞”、“＜”或“=”）．

②某温度下，将2mol CO和6mol H2充入2L的密闭容器中，充分反应10min后，达到平衡时测得c（CO）=0.2mol/L，则此时的温度为250℃；以CH3OH表示该过程的反应速率：v（CH3OH）=0.08mol/（L．min）．
（2）图3表示在温度分别为T1、T2时，平衡体系中H2的体积分数随压强变化曲线，A、C两点的反应速率A＜ C（填“＞”、“=”或“＜”，下同），A、C两点的化学平衡常数A=C，由状态B到状态A，可采用升温的方法（填“升温”或“降温”）．
（Ⅱ）如何降低大气中CO2的含量及有效地开发利用CO2引起了全世界的普遍重视．目前工业上有一种方法是用CO2来生产燃料甲醇．为探究该反应原理，进行如下实验：在容积为1L的密闭容器中，充入1molCO2和3molH2，在500℃下发生发应：CO2（g）+3H2（g）?CH3OH（g）+H2O（g）．
实验测得CO2和CH3OH（g）的物质的量（n）随时间变化如图1所示：

（1）从反应开始到10min达到平衡，氢气的平均反应速率v（H2）=0.225mol/（L•min）．500℃达平衡时，CH3OH（g）的体积分数为30%．
（2）图2是改变温度时化学反应速率随时间变化的示意图，则该反应的正反应为放热反应（填“放热”或“吸热”）．
（3）下列措施中不能使CO2的转化率增大的是BD．
A．在原容器中再充入1mol H2        B．在原容器中再充入1molCO2
C．缩小容器的容积                     D．使用更有效的催化剂．

分析 Ⅰ（1）①分析图象温度升高k减小，向着逆反应方向移动；2H2（g）+CO（g）?CH3OH（g）反应气体的物质的量减少，依据化学方程式和平衡常数概念书写，依据平衡常数随温度变化判断反应能量变化；
②某温度下，将2molCO和6molH2充入2L的密闭容器中，充分反应，达到平衡后，测得c（CO）=0.2mol/L，则：
                          CO（g）+2H2（g）═CH3OH（g）
起始浓度（mol）：1             3               0
变化浓度（mol）：0.8        1.6           0.8
平衡浓度（mol）：0.2         1.4          0.8
根据K=$\frac{c（C{H}_{3}OH）}{c（CO）•{c}^{2}（{H}_{2}）}$计算平衡常数，进而判断温度
以CH3OH表示该过程的反应速率：v（CH3OH）=$\frac{△c（C{H}_{3}OH）}{△t}$
（2）A、C两点都在等温线上，压强越大，反应速率越快；A、C两点都在等温线上，平衡常数只与温度有关；该反应为吸热反应，升高温度平衡向逆反应方向移动；
Ⅱ（1）由图可知，10min到达平衡，平衡时甲醇的浓度变化为0.75mol/L，由方程式可知氢气的浓度变化等于甲醇的浓度变化量3倍为2.25mol/L，据此计算；先根据浓度变化计算平衡时各物质的浓度，CH3OH的体积分数等于甲醇的物质的量浓度与总物质的量浓度之比；
（2）根据升高温度平衡向吸热反应方向移动判断；
（3）要提高CO2的转化率，应使平衡向正反应方向移动，根据平衡移动原理结合选项判断．

解答 解：Ⅰ（1）①分析图象，温度升高后K变小，说明反应逆方向移动，即该反应为放热反应，△H＜0；2H2（g）+CO（g）?CH3OH（g）反应气体的物质的量减少，所以△S＜0，故答案为：＜；＜；
②某温度下，将2molCO和6molH2充入2L的密闭容器中，充分反应，达到平衡后，测得c（CO）=0.2mol/L，则：
                          CO（g）+2H2（g）═CH3OH（g）
起始浓度（mol）：1             3               0
变化浓度（mol）：0.8        1.6           0.8
平衡浓度（mol）：0.2         1.4          0.8
根据K=$\frac{c（C{H}_{3}OH）}{c（CO）•{c}^{2}（{H}_{2}）}$=$\frac{0.8}{0.2×1．{4}^{2}}$=2.042，故温度为250℃，
v（CH3OH）=$\frac{△c（C{H}_{3}OH）}{△t}$=$\frac{0.8mol/L}{10min}$=0.08mol/（L•min），
故答案为：250℃；0.08；
（3）A、C两点都在等温线上，压强越大，反应速率越快，所以速率为C＞A；
A、C两点都在等温线上，平衡常数只与温度有关，所以化学平衡常数为A=C；
该反应为吸热反应，升高温度平衡向正反应方向移动，NO2的体积分数增大，所以由状态B到状态A，可以用加热的方法；
故答案为：＜；=； 升温；
Ⅱ：（1）由图可知，10min到达平衡，平衡时甲醇的浓度变化为0.75mol/L，由方程式CO2（g）+3H2（g）?CH3OH（g）+H2O可知，氢气的浓度变化等于甲醇的浓度变化量为0.75mol/L×3=2.25mol/L，故v（H2）=$\frac{2.25mol/L}{10min}$=0.225mol/（L•mon）；
开始时c（CO2）=1mol/L、c（H2）=3mol/L，平衡时c（CO2）=0.25mol/L，c（CH3OH）=c（H2O）=0.75mol/L，则c（H2）=3mol/L-0.75mol/L×3=0.75mol/L，CH3OH的体积分数等于甲醇的物质的量浓度与总物质的量浓度之比，所以甲醇的体积分数=$\frac{0.75mol/L}{（0.25+0.75+0.75+0.75）mol/L}$×100%=30%，
故答案为：0.225mol/（L•min）；30%；
（2）根据图象知，升高温度，逆反应速率大于正反应速率，平衡向逆反应方向移动，则正反应是放热反应；
故答案为：放热；
（3）A．在原容器中再充入1mol H2，平衡向正反应方向移动，CO2的转化率增大，故正确；
B．在原容器中再充入1molCO2CO2的转化率反而减小，故错误；
C．缩小容器的容积即增大压强，平衡向正反应方向移动，CO2的转化率增大，故正确；
D．使用更有效的催化剂，平衡不移动，CO2的转化率不变，故错误；
故答案为：BD．

点评 本题主要考查平衡状态的判断、影响平衡移动的因素、转化率、反应速率的计算、电极反应的书写，有一定的综合性，中等难度．

练习册系列答案
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下列实验操作中，错误的是

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在“绿色化学”工艺中，理想的状态是反应物中的原子全部转化为期望的最终产物，即原子的利用率为100%。下列反应类型中能体现“原子经济性”原则的是（ ）

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A．①②⑤ B．②⑤⑥ C．③④ D．只有⑥
10．按要求填空．
（1）现有一瓶A和B的混合液，已知它们的性质如表．
物质熔点/℃沸点/℃密度/g•cm-3溶解性
A-11.51981.11A、B互溶，且均易溶于水
B17.92901.26
据此分析，将A和B相互分离的常用方法是蒸馏．
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17．强酸和强碱在稀溶液中的中和热可表示为：H+（aq）+OH-（aq）=H2O（l）△H=-57.3kJ•mol-1，下面三个热化学方程式
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则a、b、c的关系正确的是（　　）
A．a=b=cB．b＞a＞cC．b＞c＞aD．b=c＞a
6．碳酸钙是一种用途非常广泛的产品，可用于生成硫酸、漂白粉等一系列物质（如图）．下列说法正确的
是（　　）
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11．按化学反应中元素化合价是否发生变化，无机反应可以分为氧化还原反应和非氧化还原反应．这种分类方法与将无机反应按反应形式的不同分为四种基本反应类型是完全不同的分类方式，这二者的关系如图．

图中方框内区域表示所有的化学反应，大圆内区域表示氧化还原反应，大圆外区域表示非氧化还原反应，其中A～D分别表示四种基本反应类型．请分别填出：
（1）化学反应可以分为哪四种基本反应类型：置换反应、化合反应、分解反应、复分解反应．
（2）若图中B圈表示化合反应，则：
B圈与氧化还原反应重叠的阴影部分表示哪一类反应？有元素化合价变化的化合反应；
C圈与氧化还原反应重叠的阴影部分表示哪一类反应？有元素化合价变化的分解反应；
请分别举出符合以上两种情况的一个例子：Cl2+2FeCl2=2FeCl3；2KClO3$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2KCl+3O2↑．
（3）下列说法正确的是A．
A．置换反应一定属于氧化还原反应
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A．利尿酸衍生物利尿酸甲酯的分子式是C14H14Cl2O4
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9．将下列物质分类，并用序号填空．
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