甲醇被稱為2l世紀的新型燃料，工業(yè)上通過下列反應(yīng)Ⅰ和Ⅱ，用CH4和H2O為原料來制備甲醇：
CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g)……Ⅰ   CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) ……Ⅱ。
（1）將1.0 mol CH4和2.0 mol H2O(g)通入容積為100L反應(yīng)室，在一定條件下發(fā)生反應(yīng)I，CH4的平衡轉(zhuǎn)化率與溫度、壓強的關(guān)系如圖。

①已知100℃時達到平衡所需的時間為5min，則用H2表示的平均反應(yīng)速率為          。
②圖中的P1    P2（填“<”、“>”或“=”），100℃時平衡常數(shù)的值為           。
（2）在壓強為0.1 MPa條件下, 將a mol CO與 3a mol H2的混合氣體在催化劑作用下，自發(fā)反應(yīng)Ⅱ，生成甲醇。
③該反應(yīng)的△H    0；若容器容積不變，下列措施可增加甲醇產(chǎn)率的是     。

A．升高溫度 B．將CH3OH(g)從體系中分離
C．充入He，使體系總壓強增大 D．再充入1mol CO和3mol H2
④為了尋找合成甲醇的溫度和壓強的適宜條件，某同學設(shè)計了三組實驗，部分實驗條件已經(jīng)填在下面實驗設(shè)計表中。
實驗編號
T(℃)
n(CO)/n(H2)
P（Mpa）
i
150
1/3
0.1
ii
 
 
5
iii
350
 
5
 
a．請在上表空格中填入剩余的實驗條件數(shù)據(jù)。
b．根據(jù)反應(yīng)Ⅱ的特點，在給出的坐標圖中，補畫出在5MPa條件下CO的轉(zhuǎn)化率隨溫度變化的趨勢曲線示意圖，并標明壓強。

（共16分）
（1）（7分）①0.003mol/（L·min）（2分）   ②<（2分）       2.25×10－4（3分）  ­
（2）（9分）③<（2分） BD（2分）  
④a．（見下表，3分）  

實驗編號
T（℃）
n（CO）/n（H2）
P（Mpa）
i
 
 
 
ii
150
1/3
 
iii
 
1/3
 
 
b．（見下圖，2分）

解析試題分析：（1）①起始時c(CH4)=1.0mol/100L=0.01mol/L，讀圖可知平衡時CH4轉(zhuǎn)化率為0.5，則CH4的變化濃度為0.01mol/L×0.5=0.005mol/L，根據(jù)化學反應(yīng)速率計算公式可知，v(CH4)= 0.005mol/L÷5min=0.001mol/(L?min)，根據(jù)系數(shù)之比等于速率之比可知，v(H2)="3" v(CH4)= 0.003mol/(L?min)；②I是氣態(tài)物質(zhì)體積增大的反應(yīng)，因此增大壓強平衡左移，CH4轉(zhuǎn)化率減小，減小壓強平衡右移，CH4轉(zhuǎn)化率增大，即壓強越小，CH4轉(zhuǎn)化率越大，讀圖可知，200℃、P1時CH4轉(zhuǎn)化率大于200℃、P2時CH4轉(zhuǎn)化率，說明P1< P2；在P1、100℃時，
CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g)
起始濃度/ mol·L－1      0.01    0.02       0      0
變化濃度/ mol·L－1     0.005    0.005     0.005  0.015
平衡濃度/ mol·L－1     0.005    0.015     0.005  0.015
K="[" c(CO)?c3(H2)]/[ c(CH4)?c(H2O)]= [0.005×0.0153]/[ 0.005×0.015]=2.25×10ˉ4
（2）③II是氣態(tài)物質(zhì)體積減小的反應(yīng)，不符合熵增原理，則正反應(yīng)符合焓判據(jù)，△H<0；正反應(yīng)是放熱反應(yīng)，升高溫度平衡左移，甲醇產(chǎn)率減小，故A錯誤；減小生成物濃度，平衡右移，甲醇產(chǎn)率增大，故B正確；充入惰性氣體，雖然增大壓強，但是容器容積不變，各組分濃度不變，平衡不移動，甲醇產(chǎn)率不變，故C錯誤；再充入投料比相同的CO和H2，就是增大壓強，使平衡右移，甲醇產(chǎn)率增大，故D正確；④a、根據(jù)控制變量探究的原則，實驗i和ii的壓強不同，則溫度和投料比一定相同；實驗ii和iii的溫度不同，則投料比和壓強一定相同；由此確定實驗ii的溫度為150℃，投料比為1/3，實驗iii的投料比為1/3；b、畫圖要點：相同溫度下，增大壓強平衡右移，CO轉(zhuǎn)化率增大，則0.1MPa時CO轉(zhuǎn)化率隨溫度變化曲線向右適當平移，就變?yōu)?MPa時CO轉(zhuǎn)化率隨溫度變化曲線。
考點：考查化學反應(yīng)原理，涉及化學反應(yīng)速率的計算、壓強對化學平衡的影響、化學平衡常數(shù)的計算、反應(yīng)熱的正負、提高產(chǎn)率的措施、探究實驗方案的設(shè)計、畫圖等常見考查方式。

練習冊系列答案
相關(guān)習題

科目：高中化學 來源： 題型：問答題

（15分）請回答下列問題：
（1）分別用濃、稀硝酸溶解等量的兩份銅粉，消耗硝酸的物質(zhì)的量較少的是_________硝酸（填“濃”或“稀”），相應(yīng)的離子方程式是_____________.
（2） 800時，在2L的恒容密閉容器中充入2molNO和1molO2發(fā)生反應(yīng)，2NO(g)+O2(g)2NO2(g)，經(jīng)5min達到平衡，測得c（NO)="0.5" mol/L，并放熱QkJ。5min內(nèi) v(O2)=___________。
②該條件下，2NO(g)+O2(g)2NO2(g)的△H=     。
③若向平衡混合物中再充入NO、NO2各1mol,此時v正    v逆（填“>”、“=”或“<”）。
④若向平衡混合物中僅充入lmolNO2，平衡向_______（填“正向”、“逆向”或“不”）移
動。達新平衡時，NO2的體積分數(shù)________（填“增大”、“減小”或“不變”）。
（3）染料工業(yè)排放的廢水中含有大量有毒的NO2－，可以在強堿性條件下加入鋁粉除去（反應(yīng)過程中無氣態(tài)產(chǎn)物生成。加熱反應(yīng)后的溶液有能使?jié)駶櫟募t色石蕊試紙變藍的氣體逸出）。請寫出該反應(yīng)的離子方程式________

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科目：高中化學 來源： 題型：計算題

(14分)為有效控制霧霾，各地積極采取措施改善大氣質(zhì)量，研究并有效控制空氣中的氮氧化物、碳氧化物和硫氧化物含量顯得尤為重要。
(1)汽車內(nèi)燃機工作時會引起N2和O2的反應(yīng)：N2 + O22NO，是導(dǎo)致汽車尾氣中含有NO的原因之一。
①在T1、T2溫度下，一定量的NO發(fā)生分解反應(yīng)時N2的體積分數(shù)隨時間變化如右圖所示，根據(jù)圖像判斷反應(yīng)N2（g） + O2（g）2NO（g）的△H________0(填“＞”或“＜”)。
②在T3溫度下，向2L密閉容器中充入10molN2與5mo1O2，50秒后達到平衡，測得NO的物質(zhì)的量為2mol，則該反應(yīng)的速率υ(N2)＝___________________。該溫度下，若開始時向上述容器中充入N2與O2均為1 mol，則達到平衡后N2的轉(zhuǎn)化率為____________。

(2)利用右圖所示裝置(電極均為惰性電極)可吸收SO2，用陰極排出的溶液可吸收NO2。
①陽極的電極反應(yīng)式為_____________________。
②在堿性條件下，用陰極排出的溶液吸收NO2，使其轉(zhuǎn)化為無害氣體，同時有SO32－生成。該反應(yīng)中氧化劑與還原劑的物質(zhì)的量之比為________。
(3)一定條件下可用甲醇與CO反應(yīng)生成醋酸消除CO污染。常溫下，將a mol/L的醋酸與b mol/L
Ba(OH)2溶液等體積混合，充分反應(yīng)后，溶液中存在2c(Ba2＋)＝c(CH3COO－)，則該混合溶液中醋酸的電離常數(shù)Ka＝______________________(用含a和b的代數(shù)式表示)。
（4）引起霧霾的PM2.5微細粒子包含(NH4)2SO4、NH4NO3、有機顆粒物及揚塵等，任寫一種與SO42－互為等電子體的分子                 。

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科目：高中化學 來源： 題型：計算題

硫元素的化合物在生產(chǎn)、生活中有著廣泛的應(yīng)用。
（1）400℃，1.01× Pa下，容積為1．0L的密閉容器中充入0.5molSO2, (g)和0.3 molO2 (g)，發(fā)生反應(yīng)2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g) △H＝－198kJ/mol。反應(yīng)中n(SO3)和n(O2)隨時間變化的關(guān)系如右圖所示。反應(yīng)的平衡常數(shù)K＝_______；0到10 min內(nèi)用SO2表示的平均反應(yīng)速率_________。根據(jù)圖中信息，判斷下列敘述中正確的是_____（填序號）。

A．a(chǎn)點時刻的正反應(yīng)速率比b點時刻的大 
B．c點時刻反應(yīng)達到平衡狀態(tài) 
C．d點和e點時刻的c(O2)相同 
D．若5 00℃，1.01×105Pa下，反應(yīng)達到平衡時，n( SO3) 比圖中e點時刻的值大 
（2）用NaOH溶液吸收工業(yè)廢氣中的SO2，當吸收液失去吸收能力時，25℃時測得溶液的pH=5.6，溶液中Na＋,H＋, HSO3－,SO32－離子的濃度由大到小的順序是__________________。
（3）可通過電解法使（2）中的吸收液再生而循環(huán)利用（電極均為石墨電極），其工作示意圖如下：

HSO3－在陽極室反應(yīng)的電極反應(yīng)式為________________________，陰極室的產(chǎn)物_________________。

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科目：高中化學 來源： 題型：計算題

已知反應(yīng)：CO(g)+H2O(g)H2(g)+CO2(g)
在427°C時的平衡常數(shù)是9．4．如果反應(yīng)開始時，一氧化碳和水蒸氣的濃度都是0．01mol·L-1，計算一氧化碳在此反應(yīng)條件下的轉(zhuǎn)化率。

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科目：高中化學 來源： 題型：計算題

碳及其化合物有廣泛的用途。
（1）將水蒸氣通過紅熱的碳即可產(chǎn)生水煤氣。反應(yīng)為：
C(s)＋ H2O(g)  CO(g) ＋H2(g) ΔH=" +131.3" kJ?mol-1，以上反應(yīng)達到平衡后，在體積不變的條件下，以下措施有利于提高H2O的平衡轉(zhuǎn)化率的是         。(填序號)

A．升高溫度　 B．增加碳的用量 C．加入催化劑 D．用CO吸收劑除去CO
（2）又知，C（s）+ CO2（g） 2CO（g） △H=+172.5kJ?mol-1
則CO（g）+H2O（g） CO2（g）+H2（g）的焓變△H=         
（3）CO與H2在一定條件下可反應(yīng)生成甲醇，CO（g）+2H2（g）CH3OH（g）。甲醇是一種燃料，可利用甲醇設(shè)計一個燃料電池，用稀硫酸作電解質(zhì)溶液，多孔石墨做電極，該電池負極反應(yīng)式為：                         。
若用該電池提供的電能電解60mL NaCl溶液，設(shè)有0.01molCH3OH完全放電，NaCl足量，且電解產(chǎn)生的Cl2全部溢出，電解前后忽略溶液體積的變化，則電解結(jié)束后所得溶液的pH=                
（4）將一定量的CO(g)和H2O(g)分別通入到體積為2.0L的恒容密閉容器中，發(fā)生以下反應(yīng)：
CO(g)＋H2O(g)        CO2(g)＋H2(g)，得到如下數(shù)據(jù)：
溫度/℃
起始量/mol
平衡量/mol[學科
達到平衡所x需時間/min
H2O
CO
H2
CO
900
1.0
2.0
0.4
1.6
3.0
 
通過計算求出該反應(yīng)的平衡常數(shù)(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)　　　　　　　　　　。
改變反應(yīng)的某一條件，反應(yīng)進行到tmin時，測得混合氣體中CO2的物質(zhì)的量為0.6 mol。若用200 mL 5 mol/L的NaOH溶液將其完全吸收，反應(yīng)的離子方程式為（用一個離子方程式表示）　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
（5）工業(yè)生產(chǎn)是把水煤氣中的混合氣體經(jīng)過處理后獲得的較純H2用于合成氨。合成氨反應(yīng)原理為：N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)  ΔH＝-92.4kJ?mol-1。實驗室模擬化工生產(chǎn)，分別在不同實驗條件下反應(yīng)，N2濃度隨時間變化如下圖。
不同實驗條件下反應(yīng)，N2濃度隨時間變化如下圖1。

圖1                                        圖2
請回答下列問題：
①與實驗Ⅰ比較，實驗Ⅱ改變的條件為                 。
②實驗Ⅲ比實驗Ⅰ的溫度要高，其它條件相同，請在上圖2中畫出實驗Ⅰ和實驗Ⅲ中NH3濃度隨時間變化的示意圖。

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科目：高中化學 來源： 題型：計算題

在一密閉容器中發(fā)生反應(yīng)： 2A(g)+B(g)E(g)
（1）寫出該反應(yīng)的平衡常數(shù)表達式___________       ____，已知升高溫度時，v（正）>v（逆），此時K值__     __（填“變大”“變小”或“不變”）；該反應(yīng)的△H_____0（填“>”、“=”、“<”）；
（2）將1.0mol A和1.0mol B混合后裝入2L容器中發(fā)生反應(yīng)，E的物質(zhì)的量的變化如圖所示。
①3分鐘內(nèi)E的平均反應(yīng)速率為________       _________；
②求此溫度下該反應(yīng)的平衡常數(shù)K=                 （結(jié)果保留小數(shù)后1位）；
③請在圖中畫出5分鐘內(nèi)A的物質(zhì)的量變化的曲線；

（3）已知在如圖所示的變化中，平衡常數(shù)K保持不變，則在5～7min內(nèi)引起E的物質(zhì)的量變化的原因可能是____________（填編號）。
①降低了溫度 ②升高了溫度 ③使用了催化劑 ④增大了容器的體積 ⑤縮小了容器的體積 ⑥減少了A的物質(zhì)的量。

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科目：高中化學 來源： 題型：實驗題

酯是重要的有機合成中間體，廣泛應(yīng)用于溶劑、增塑劑、香料、黏合劑及印刷、紡織等工業(yè)。乙酸乙酯的實驗室和工業(yè)制法常采用如下反應(yīng)：
CH3COOH＋C2H5OHCH3COOC2H5＋H2O
請根據(jù)要求回答下列問題：
（1）欲提高乙酸的轉(zhuǎn)化率，可采取的措施有：__________、__________等。
（2）若用如圖所示的裝置來制備少量的乙酸乙酯，產(chǎn)率往往偏低，其原因可能為________、________等。

（3）此反應(yīng)以濃硫酸為催化劑，可能會造成__________、__________等問題。
（4）目前對該反應(yīng)的催化劑進行了新的探索，初步表明質(zhì)子酸離子液體可用作此反應(yīng)的催化劑，且能重復(fù)使用。實驗數(shù)據(jù)如下表所示（乙酸和乙醇以等物質(zhì)的量混合）。

同一反應(yīng)時間
 
同一反應(yīng)溫度
反應(yīng)溫度/℃
轉(zhuǎn)化率（%）
選擇性（%）*
 
反應(yīng)時間/h
轉(zhuǎn)化率（%）
選擇性（%）*
40
77.8
100
 
2
80.2
100
60
92.3
100
 
3
87.8
100
80
92.6
100
 
4
92.3
100
120
94.5
98.7
 
6
93.0
100
 
①根據(jù)表中數(shù)據(jù)，下列________（填字母）為該反應(yīng)的最佳條件。
A．120 ℃，4 h     B．80 ℃，2 h
C．60 ℃，4 h  D．40 ℃，3 h
②當反應(yīng)溫度達到120 ℃時，反應(yīng)選擇性降低的原因可能為________。

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科目：高中化學 來源： 題型：實驗題

已知鋅與稀硫酸反應(yīng)為放熱反應(yīng)，某學生為了探究其反應(yīng)過程中的速率變化，用排水集氣法收集反應(yīng)放出的氫氣，實驗記錄如下：

時間（min）
1
2
3
4
5
氫氣體積（mL）
30
120
280
350
370
 
反應(yīng)速率最大的（填0～1、1～2、2～3、3～4、4～5min）時間段為        。原因是                                                           。
②反應(yīng)速率最小的時間段為             ，原因是                                 
（2）另一學生也做同樣的實驗，由于反應(yīng)太快，測量氫氣的體積時不好控制，他就事先在硫酸溶液中分別加入等體積的下列溶液以減慢反應(yīng)速率。
A.蒸餾水      B.CuCl2溶液      C.NaCl溶液
你認為他的做法可行的是                               （填相應(yīng)字母）；做法不可行的是             （填相應(yīng)字母），做法不可行的理由是                     。

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同步練習冊答案