题目内容

18．在一定体积的密闭容器中，进行如下化学反应：CO2（g）+H2（g）?CO（g）+H2O（g），其化学平衡常数K和温度T的关系如下表：
t/℃70080083010001200
K0.60.91.01.72.6
回答下列问题：
（1）该反应为吸热反应（填“吸热”、“放热”），写出该反应的平衡常数表达式：K=$\frac{c（CO）c（{H}_{2}O）}{c（C{O}_{2}）c（{H}_{2}）}$．
（2）能使该反应的反应速率增大，且平衡向正反应方向移动的是bc．
a．及时分离出CO气体          b．适当升高温度
c．增大CO2的浓度             d．选择高效催化剂
（3）能判断该反应是否达到化学平衡状态的依据是bc．
a．容器中压强不变             b．混合气体中 c（CO）不变
c．v正（H2）=v逆（H2O）        d．c（CO2）=c（CO）
（4）某温度下，平衡浓度符合下式：c（CO2）•c（H2）=c（CO）•c（H2O），试判断此时的温度为830℃．
（5）若在（4）所处的温度下，在1L的密闭容器中，加入2molCO2和3molH2充分反应达平衡时，H2的物质的量为b，CO2的物质的量为c．
a．等于1.0mol                     b．大于1.0mol
c．大于0.5mol，小于1.0mol          d．无法确定．

分析 （1）由数据可知，平衡常数随温度升高增大，说明温度升高平衡正向进行；CO2（g）+H2（g）?CO（g）+H2O（g），平衡常数是利用生成物平衡浓度的幂次方乘积除以反应物平衡浓度幂次方乘积得到；
（2）a．及时分离出CO气体，反应速率减小；
b．适当升高温度，反应速率加快，且该反应为吸热反应；
c．增大CO2的浓度，反应物浓度增大；
d．选择高效催化剂，平衡不移动；
（3）结合平衡的特征“等、定”及衍生的物理量判定平衡状态；
（4）某温度下，各物质的平衡浓度符合下式：c（CO2）•c（H2）=c（CO）•c（H2O），说明 K=1；
（5）若在（4）所处的温度下，在1L的密闭容器中，加入2mol CO2和3mol H2充分反应达平衡时，设氢气消耗物质的量为x；
                         CO2（g）+H2（g）?CO（g）+H2O（g）
起始量（mol/L）  2              3             0            0
变化量（mol/L）  x               x             x            x
平衡量（mol/L）  2-x           3-x            x           x
K=$\frac{{x}^{2}}{（2-x）（3-x）}$=1，以此来解答．

解答 解：（1）由图表数据可知，平衡常数随温度升高增大，说明温度升高平衡正向进行，正反应是吸热反应；CO2（g）+H2（g）?CO（g）+H2O（g），平衡常数是利用生成物平衡浓度的幂次方乘积除以反应物平衡浓度幂次方乘积得到，K=$\frac{c（CO）c（{H}_{2}O）}{c（C{O}_{2}）c（{H}_{2}）}$，
故答案为：吸热；$\frac{c（CO）c（{H}_{2}O）}{c（C{O}_{2}）c（{H}_{2}）}$；
（2）a．及时分离出CO气体，反应速率减小，平衡正向移动，故错误；
b．适当升高温度，反应速率加快，平衡正向移动，故正确；
c．增大CO2的浓度反应速率加快，平衡正向移动，故正确；
d．选择高效催化剂，能使该反应的反应速率增大，但平衡不移动，故错误；
故答案为：bc；
（3）a、反应是一个反应前后体积不变的反应，压强的改变不会要引起平衡移动，故a错误；
b、化学平衡时，各组分的浓度不随时间的改变而改变，故b正确；
c、化学平衡状态的标志是v正=v逆，所以v正（H2）=v逆（H2O）表明反应达到平衡状态，故c正确；
d、c（CO2）=c（CO）时，不能表明正逆反应速率相等，不一定达到了平衡状态，故d错误；
故答案为：bc；
（4）某温度下，各物质的平衡浓度符合下式：c（CO2）•c（H2）=c（CO）•c（H2O），说明 K=1，对应的温度是830℃，
故答案为：830；
（5）若在（4）所处的温度下，在1L的密闭容器中，加入2mol CO2和3mol H2充分反应达平衡时，设氢气消耗物质的量为x；
                         CO2（g）+H2（g）?CO（g）+H2O（g）
起始量（mol/L）  2              3             0            0
变化量（mol/L）  x               x             x            x
平衡量（mol/L）  2-x           3-x            x           x
K=$\frac{{x}^{2}}{（2-x）（3-x）}$=1，解得x=1.2，反应达平衡时，H2的物质的量3mol-1.2mol=1.8mol，选b；CO2的物质的量为0.8mol，选c，
故答案为：b；c．

点评 本题考查化学平衡的计算，为高频考点，把握化学平衡三段法、平衡移动为解答的关键，侧重分析与计算能力的考查，注意K只与温度有关及表格数据应用，题目难度不大．

练习册系列答案
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12．已知某可逆反应在密闭容器中进行：A（g）+2B（g）?3C（g）+D（s）（放热反应），图中曲线b代表一定条件下该反应的过程，若使曲线b变为曲线a，可采取的措施是（　　）
A．增大A的浓度B．增大C的浓度C．加入催化剂D．升高温度
9．CO2和CH4是两种主要的温室气体，通过CH4和CO2反应制造更高价值的化学品是目前的研究目标．
（1）250℃时，以镍合金为催化剂，向4L容器中通入6mol CO2、6mol CH4，发生如下反应：CO2（g）+CH4（g）?2CO（g）+2H2（g）．平衡体系中各组分的体积分数如表：
物质CH4CO2COH2
体积分数0.10.10.40.4
①此温度下该反应的平衡常数K=64．
②已知：CH4（g）+2O2（g）=CO2（g）+2H2O（g）△H=-890.3kJ•mol-1
CO（g）+H2O（g）=CO2（g）+H2（g）△H=+2.8kJ•mol-1
2CO（g）+O2（g）=2CO2（g）△H=-566.0kJ•mol-1
反应CO2（g）+CH4（g）?2CO（g）+2H2（g）的△H=247.3kJ•mol-1．
（2）以二氧化钛表面覆盖的Cu2Al2O4为催化剂，可以将CO2和CH4直接转化成为乙酸．
①在不同温度下，催化剂的催化效率与乙酸的生成速率的变化关系如图所示．250～300℃时，温度升高而乙酸的生成速率降低的原因是温度超过250℃时，催化剂的催化效率降低．
②为了提高该反应中CH4的转化率，可以采取的措施是增大反应压强、增大CO2的浓度．
③将Cu2Al2O4溶解在稀硝酸中的离子方程式为3Cu2Al2O4+32H++2NO3-=6Cu2++6Al3++2NO↑+16H2O．
（3）以CO2为原料可以合成多种物质．
①聚碳酸酯是一种易降解的新型合成材料，它是由CO2加聚而成的．写出聚碳酸酯的结构简式：．
②以氢氧化钾水溶液作为电解质进行电解，CO2在铜电极上可转化为甲烷，电极反应式为CO2+8e-+6H2O=CH4+8OH-．
6．甲醇燃料分为甲醇汽油和甲醇柴油，工业合成甲醇的方法很多．
（1）一定条件下发生反应：
CO2（g）+3H2（g）═CH3OH（g）+H2O（g）△H1
2CO（g）+O2（g）═2CO2（g）△H2
2H2（g）+O2（g）═2H2O（g）△H3
则CO（g）+2H2（g）?CH3OH（g）的△H═△H1+$\frac{1}{2}$△H2-$\frac{1}{2}$△H3．
（2）在容积为2L的密闭容器中进行反应：CO（g）+2H2（g）?CH3OH（g），其他条件不变，在300℃和500℃时，物质的量n（CH3OH）与反应时间t的变化曲线如图1所示，该反应的△H＜0 （填＞、＜或=）．
（3）若要提高甲醇的产率，可采取的措施有（填字母）ABE
A．缩小容器体积        B．降低温度        C．升高温度
D．使用合适的催化剂     E．将甲醇从混合体系中分离出来

（4）CH4和H2O在催化剂表面发生反应CH4+H2O?CO+3H2，T℃时，向1L密闭容器中投入1mol CH4和1mol H2O（g），5小时后测得反应体系达到平衡状态，此时CH4的转化率为50%，计算该温度下上述反应的化学平衡常数6.75（结果保留小数点后两位数字）
（5）以甲醇为燃料的新型电池，其成本大大低于以氢为燃料的传统燃料电池，目前得到广泛的研究，图2是目前研究较多的一类固体氧化物燃料电池工作原理示意图，B极的电极反应式为CH3OH+3O2--6e-=CO2+2H2O
（6）25℃时，草酸钙的Ksp=4.0×10-8，碳酸钙的Ksp=2.5×10-9．向10ml碳酸钙的饱和溶液中逐滴加入8.0×10-4mol•L-1的草酸钾溶液10ml，能否产生沉淀否（填“能”或“否”）．
13．在一定条件下，二氧化硫和氧气发生如下反应：2SO2（g）+O2 （g）?2SO3（g） （△H＜0）
（1）写出该反应的化学平衡常数表达式K=$\frac{{c}^{2}（S{O}_{3}）}{{c}^{2}（S{O}_{2}）c（{O}_{2}）}$．
（2）降低温度，该反应K值增大，二氧化硫转化率增大（以上均填增大、减小或不变）．
（3）据图判断，反应进行至20min时，曲线发生变化的原因是增加了氧气的浓度（或通入氧气）．
（4）10min到15min的曲线变化的原因可能是ab（填写编号）．
a．加了催化剂  b．缩小容器体积 c．降低温度  d．增加SO3的物质的量．
3．在容积为2L的密闭容器中进行如下反应：
A（g）+2B（g）?3C（g）+nD（g），开始时A为4mol，B为6mol；5min末时测得C的物质的量为3mol，用D表示的化学反应速率v（D）为0.2mol/（L•min）．计算
（1）5min末A的物质的量浓度为1.5mol/Lmol/L．
（2）前5min内用B表示的化学反应速率v（B）为0.2mol/（L•min）mol/（L•min）．
（3）化学方程式中n值为2．
（4）此反应在四种不同情况下的反应速率分别为：
①v（A）=5mol/（L•min）          ②v（B）=6mol/（L•min）
③v（C）=4.5mol/（L•min）        ④v（D）=8mol/（L•min）
其中反应速率最快的是①（填编号）．
10．实验室有五瓶标签已损坏的试剂，分别盛有碳酸钾溶液、稀硝酸、AgNO3溶液、盐酸、氯化钡溶液，为了确定各瓶中的试剂，现将它们任意编号为A、B、C、D、E，用小试管各盛少量多次进行两两混合反应，反应现象为：A与B、A与E产生沉淀，B与D、B与E产生沉淀，C与E、D与E产生气体，而C与D无反应现象．
（1）请推断出各试剂瓶中所盛试剂为（填写溶质的化学式）：ABaCl2、BAgNO3、CHNO3、DHCl、EK2CO3
（2）请写出B与E混合后反应的离子方程式：2Ag++CO32-=Ag2CO3↓．
7．某化学兴趣小组选用下列装置和药品制取纯净乙炔并进行有关乙炔性质的探究，试回答下列问题．

（1）A中制取乙炔的化学方程式为CaC2+2H2O→C2H2↑+Ca（OH）2．
（2）制乙炔时，旋开分液漏斗的活塞，使水慢慢滴下的原因是控制反应速率，使产生的气流稳定，避免产生的泡沫进入导管
（3）用电石制得的乙炔中常含有H2S、PH3等杂质，除去杂质应选用C（填序号，下同）装置，干燥乙炔最好选用D装置
（4）为了探究乙炔与HBr发生加成反应后的有关产物，进行以下实验：
纯净乙炔气$→_{催化剂}^{HBr}$混合液$\stackrel{操作a}{→}$有机混合物Ⅰ$→_{△}^{NaOH溶液}$混合液$\stackrel{操作b}{→}$有机混合物Ⅱ
①操作b的名称是蒸馏或分馏；
②有机混合物Ⅰ可能含有的物质是CH2═CHBr、CH3-CHBr2、CH2Br-CH2Br（写结构简式）
8．0.1mol/L的Na2CO3溶液中，下列关系正确的是（　　）
A．c（HCO3-）＞c（H2CO3）B．c（OH-）=2c（H+）
C．c（Na+）=2c（CO32-）D．c（Na+）＜c（CO32-）+c（HCO3-）

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