题目内容

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,一定条件下发生如下反应:CO2(g)+3H2(g)?CH3OH(g)+H2O(g)
(1)写出该反应的平衡常数表达式:K=
 
;已知:K(300℃)>K(350℃),则该反应是
 
反应.(填“吸热”或“放热”)
(2)下列情况不能说明该反应一定达到平衡的是
 
.
A.混合气体的平均平均相对分子质量不变
B.混合气体的压强不变
C.单位时间内生成3mol H-H键,同时生成2mol C=O键
D.混合气体中c(H2):c(CH3OH)=3:1
(3)为探究反应原理,现进行如下实验:在体积为1L的恒容密闭容器中,充入1mol CO2和3mol H2,测得CO2和CH3OH(g)的浓度随时间变化如图所示.从反应开始到平衡,用H2浓度变化表示的平均反应速率v(H2)为
 
mol?L-1?min-1.
(4)下列措施中能使(3)题中
n(CH3OH)
n(CO2)
增大的有
 
.(填字母)
A.升高温度          B.加入催化剂      C.将H2O(g)从体系中分离
D.充入He(g),使体系总压强增大         E.再充入1mol CO2和3mol H2
(5)若在另一个密闭容器中充入1mol CO2和3mol H2,保持压强不变,并使初始体积与(3)题中容器体积相等,且在相同的温度下进行反应,达到平衡时该容器中的CO2的体积百分数
 
 (3)题中的CO2的体积百分数.(填“>”或“<”或“=”)
考点:物质的量或浓度随时间的变化曲线,化学平衡的影响因素,化学平衡状态的判断,化学平衡的计算
专题:化学平衡专题
分析:(1)根据化学方程式书写平衡常数表达式;
当温度降低时K值变大,说明平衡向正反应进行,温度降低平衡向放热反应进行;
(2)达平衡正逆反应速率相等,各组分的浓度保持不变的状态;
(3)根据三段式计算出反应混合物各组分的浓度变化量、平衡时的浓度,根据v=
△c
△t
,计算出v(H2);
(4)平衡移动的原理来分析解答;
(5)比较该加入反应物条件下与(3)的压强比较,再比较容器中的CO2的体积百分数.
解答: 解:(1)该反应平衡常数K的表达式为
c(CH3OH)?c(H2O)
c(CO2)?c3(H2)
,当温度降低时K值变大,说明平衡向正反应进行,温度降低平衡向吸放热反应进行,即正反应为放热反应,△H<0,
故答案为:
c(CH3OH)?c(H2O)
c(CO2)?c3(H2)
;放热;
(2)A.混合气体的平均平均相对分子质量不变,说明总物质的量不变,所以正逆反应速率相等,故A正确;
B.混合气体的压强不变,说明总物质的量不变,所以正逆反应速率相等,故B正确;
C.单位时间内生成3mol H-H键,同时生成2mol C=O键,都是逆向,故C错误;
D.平衡时混合气体中c(H2):c(CH3OH)可能为3:1,也可能不是,这与起始浓度和转化率有关,故D错误;
故选:CD;
(3)根据三段式计算
            CO2(g)+3H2(g)?CH3OH(g)+H2O(g)
开始(mol/L):1       3          0        0
变化(mol/L):0.75   2.25       0.75     0.75
平衡(mol/L):0.25   0.75        0.75     0.75
从反应开始到平衡,氢气的平均反应速率v(H2)=
2.25mol/L
10min
=0.225mol/(L.min),
所以速率v(H2)为0.225mol/(L.min),
故答案为:0.225;
A.升高温度 B.加入催化剂 C.将H2O(g)从体系中分离
D.充入He(g),使体系总压强增大 E.再充入1mol CO2和3mol H2
(4)A.升高温度,正反应是放热反应,平衡逆向移动,比值减小,故不选;
B.加入催化剂,平衡不移动,比值不变,故不选;
C.将H2O(g)从体系中分离,平衡正向移动,故选;
D.充入He(g),使体系总压强增大,各组分浓度不变,比值不变,故不选;
E.再充入1mol CO2和3mol H2,相当于增大压强,平衡正向移动,故选;
故选CE;
(5)恒容条件下,该反应前气体物质的量大于反应后气体物质的量,随着反应进行体系压强减小,不利于反应的正向进行,恒压条件下,压强大于恒容条件下压强,所以CO2的体积百分数小于(3)题中的CO2的体积百分数,故答案为:<.
点评:考查平衡图象、化学平衡有关计算、反应速率、化学平衡的影响因素等,难度不大,注意基础知识的理解掌握.
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