题目内容
【题目】工业上可利用CO或CO2来生产燃料甲醇。已知甲醇制备的有关化学反应以及在不同温度下的化学反应平衡常数如下表所示：
化学反应 | 平衡常数 | 温度 | ||
500℃ | 700℃ | 800℃ | ||
①2H2(g)+CO(g)CH3OH(g) | K1 | 2.5 | 0.34 | 0.15 |
②H2(g)+CO2(g)H2O(g)+CO(g) | K2 | 1 | 1.7 | 2.52 |
③3H2(g)+CO2(g)CH3OH(g)+H2O(g) | K3 | |||
请回答下列问题：
（1）判断反应①是________(填“吸热”或“放热”)反应
（2）据据反应①与反应②可推导出K1、K2与K3之间的关系，则K3 =________(用K1、K2表示)
（3）某温度下反应①式中各物质的平衡浓度符合下式：20c(CH3OH) = 3c(CO)·c2(H2)，试判断此时的温度为________。
（4）500℃时测得反应③在某时刻H2(g)、CO2(g)、CH3OH(g)、H2O(g)的浓度分别为0.4 mol·L-1、1 mol·L-1、0.5 mol·L-1、0.4 mol·L-1，则此时ν(正)________ν(逆)(填“＞”、“=”或“＜”)。
（5）一定条件下将H2(g)和CO2(g)以体积比3:1置于恒温恒容的密闭容器发生反应③，下列能说明该反应达到平衡状态的有_____________
A．体系密度保持不变
B．H2和CO2的体积比保持不变
C．混合气体的平均相对分子量不变时，反应一定达到平衡状态
D．当破坏CO2中2个碳氧双键，同时破坏H2O 中的2个氧氢键，反应一定达到平衡状态
（6）若500℃时在2L密闭容器中加入2molH2和amolCO2进行②的反应，反应5min后达到平衡，平衡时CO2的转化率为50%，求a =________mol，用H2表示该反应达到平衡时的平均反应速率ν(H2) =________mol·L-1·min-1
【答案】 放热 K1×K2 800 ℃ ＜ C、D 1 0.05
【解析】(1)反应①中升高温度，平衡常数减小，说明升高温度，平衡逆向移动，正反应为放热反应，故答案为：放热；
(2)反应③3H2(g)+CO2(g)═CH3OH(g)+H2O(g)是气体体积减小的反应△S＜0，依据反应①+②得到反应③，所以平衡常数K3=K1×K2，故答案为：K1K2；
(3)20c(CH3OH) = 3c(CO)·c2(H2)变形为
=K=
=0.15，说明温度为800℃，故答案为：800 ℃；
(4)在500℃测得反应③在某时刻，H2(g)、CO2(g)、CH3OH(g)、H2O(g)的浓度分别为0.4 mol·L-1、1 mol·L-1、0.5 mol·L-1、0.4 mol·L-1， Q=
=3.125＞K=K1×K2=2.5，反应逆向进行，V正＜V逆，故答案为：＜；
(5)A．反应前后气体的质量和体积均不变，体系密度始终保持不变，不能说明该反应达到平衡状态，错误；B．根据方程式，H2和CO2的体积比始终保持3:1不变，不能说明该反应达到平衡状态，错误；C．反应后其他的物质的量减小，质量不变，混合气体的平均相对分子量增大，当平均相对分子量不变时，反应一定达到平衡状态，正确；D．当破坏CO2中2个碳氧双键，同时破坏H2O 中的2个氧氢键，说明正逆反应速率相等，反应一定达到平衡状态，正确；故选CD；
(6) H2(g) + CO2(g) H2O(g) + CO(g)
起始(mol)2 a 0 0
反应 
平衡 1-
则K=
=1，解得a=1，平衡时氢气的物质的量为0.5mol，浓度为0.25mol/L，用H2表示该反应达到平衡时的平均反应速率ν(H2) =
=0.05mol·L-1·min-1，故答案为：1；0.05。
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【题目】草酸铁晶体Fe2(C2O4)3·xH2O通过相关处理后可溶于水，且能做净水剂，在110℃可完全失去结晶水。为测定该晶体中铁的含量和结晶水的含量，某实验小组做了如下实验：
步骤1：称量4.66g草酸铁晶体进行处理后，配制成250 mL一定物质的量浓度的溶液。
步骤2：取所配溶液25.00 mL于锥形瓶中，加稀H2SO4酸化，滴加KMnO4溶液至草酸根
恰好全部氧化成二氧化碳，同时MnO4-被还原成Mn2＋。向反应后的溶液中加入一小匙锌粉，加热至溶液黄色刚好消失，过滤、洗涤，将过滤及洗涤所得溶液收集到锥形瓶中，此时溶液仍呈酸性。
步骤3：用0.0200 mol·L-1KMnO4溶液滴定步骤2所得溶液至终点，消耗KMnO4溶液V1 mL，滴定中MnO4-被还原成Mn2＋。
重复步骤2、步骤3的操作2次，分别滴定消耗0.0200 mol·L-1 KMnO4溶液为V2、V3 mL。
记录数据如下表：
实验编号 | KMnO4溶液的浓度（mol·L-1） | KMnO4溶液滴入的体积（mL） |
1 | 0.0200 | V1 = 20.02 |
2 | 0.0200 | V2 = 20.12 |
3 | 0.0200 | V3 = 19.98 |
请回答下列问题：
（1）草酸铁溶液能做净水剂的原因_________________（用离子方程式表示）
（2）该实验步骤1和步骤3中使用的仪器除托盘天平、铁架台、滴定管夹、烧杯、玻璃棒外，一定需用下列仪器中的______________ (填序号)
酸式滴定管 B．碱式滴定管 C．量筒(10 mL) D．锥形瓶
E．胶头滴管 F．漏斗 G．250 mL容量瓶
（3）加入锌粉的目的是______________________
（4）步骤3滴定时是否选择指示剂_________（是或否）；说明理由_________________________写出步骤3中发生反应的离子方程式____________________________
（5）在步骤2中，若加入的KMnO4溶液的量不够，则测得的铁含量________(填“偏低”、“偏高”或“不变”)；实验测得该晶体中结晶水的个数x为________。
