题目内容

为减弱温室效应,除了减少CO2的排放、植树造林、将液态CO2注入深海等措施外,还有一种思路是将CO2转化成其它可燃物质.如工业上已实现CO2和H2反应生成甲醇的转化.已知:在一恒温、恒容密闭容器中充入l mol CO2和3mol H2,一定条件下发生反应:CO2(g)+3H2(g)=CH3OH(g)+H2O(g)△H=-49.0
kJ/mol,测得CO2和CH3OH(g)的浓度随时间变化如图所示.请回答:
(1)达到平衡的时刻是
 
min(填“3”或“10”).在前10min内,用CO2表示的反应速率V(CO2)=
 

(2)能判断该反应达到化学平衡状态的依据是
 
.
a.容器压强不变            b.混合气体中c(CO2)不变
c.V(CH3OH)=V(H2O)       d.c(CH3OH)=c(H2O)
(3)为了提高H2的转化率,可采取
 
(填“增大”或“减小”)CO2浓度的措施.
(4)达平衡后,H2的转化率是
 
.平衡常数K=
 
.(计算结果保留一位小数)
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
专题:化学平衡专题
分析:(1)当各物质的浓度不再随时间的变化而变化,而反应处于平衡状态,根据v=
△c
t
计算反应速率;
(2)根据平衡状态的特征判断反应是否处于平衡状态;
(3)对于可逆反应增加一种反应物浓度要以提高另外一种物质的转化率,据此答题;
(4)利用三段式计算转化率和平衡常数.
解答: 解:(1)当各物质的浓度不再随时间的变化而变化,而反应处于平衡状态,由图可知,在第10min时,浓度不变,根据v=
△c
t
可知二氧化碳反应速率为
1.0-0.25
10
mol/(L?min)=0.075mol/(L?min),故答案为:10;0.075mol/(L?min);
(2)根据平衡状态的特征判断反应是否处于平衡状态,
a.由于该反应是气体体积减小的反应,所以当容器压强不变时,就可说明反应已经处于平衡状态;
b.混合气体中c(CO2)不变时,其它物质的浓度也不再变化,反应处于平衡状态;
c.在V(CH3OH)=V(H2O)中,不能看出是正反应速率还是逆反应速率,故无法判断反应是否处于平衡状态;
d.c(CH3OH)与c(H2O)的关系与起始加入的量为关,与反应是否处于平衡状态无关,故不能判断反应是否处于平衡状态;
故选ab.
(3)对于可逆反应增加一种反应物浓度要以提高另外一种物质的转化率,故答案为:增大;
(4)二氧化碳的起始浓度为1mol/L,而加入的物质的是为1mol,所以容器体积为1L,所以氢气的起始浓度为3mol/L,
利用三段式计算,由图可知相关数据,
              CO2(g)+3H2(g)=CH3OH(g)+H2O(g)
起始(mol/L)  1         3          0           0 
转化(mol/L) 0.75       2.25      0.75         0.75 
平衡(mol/L) 0.25       0.75      0.75         0.75
所以H2的转化率为
2.25
3
×100%=75%
平衡常数K=
0.75×0.75
0.25×0.753
=
16
3
=5.3
故答案为:75%;5.3.
点评:本题主要考查了化学反应速率的计算,化学平衡的特征,平衡常数的计算等知识点,中等难度,解题要注意基础知识的运用.
练习册系列答案
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下表标出的是元素周期表的一部分元素,用化学符号回答下列问题:

(1)B、G、E、Z元素的电负性由大到小的顺序是
 
.
(2)第一电离能介于A、C之间的第二周期元素有
 
种.AZ3和CZ3中心原子的杂化方式分别为
 
和
 
.现已合成了含A和C两种元素的功能材料,图1为其晶胞结构示意图.根据每个晶胞中含有原子的个数比确定
 
该材料的化学式为
 
,1mol该物质中含有的共价键为
 
mol;该物质中含有配位键,形成配位键的电子由
 
原子提供.
(3)下列晶体结构示意图2中(●代表阳离子,○代表阴离子),能表示FZ晶体的结构是
 
(选填右边两图的字母编号a或b),如其
1
8
晶胞的边长为a cm,则其密度可以表示为
 
.在IE2的晶胞中,阳离子的配位数是
 
.

(4)M是常见的金属,M原子的价层电子排布图:
 
.M原子在三维空间以面心立方最密堆积的方式形成晶体,晶体中M原子的空间利用率是
 
;MZ2溶于水时,稀溶液显蓝色,浓溶液显绿色.其显蓝色时是由于形成另一种四配位二价阳离子〔M(H2O)4〕2+,其显绿色时则是形成四配位二价阴离子,该离子的化学式为
 
.
(5)X、Y为同一主族的短周期金属元素.依据下表逐级电离能数据,判断X位于周期表中的
 
区,X、Y哪种金属更容易与水或者酸置换出H2?
 
.
电离能/kJ?mol-1I1I2I3I4
X9321 82115 39021 771
Y7381 4517 73310 540

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