Question

（14分）研究CO₂的利用對促進低碳社會的構(gòu)建具有重要的意義。

⑴  在一定體積的密閉容器中，進行化學(xué)反應(yīng)： CO₂(g)+H₂(g)CO(g)+H₂O(g)

其化學(xué)平衡常數(shù)K和溫度t的關(guān)系如下表：

①該反應(yīng)正向反應(yīng)是          反應(yīng)。（填“放熱”或“吸熱”）

②能判斷該反應(yīng)達到化學(xué)平衡狀態(tài)的依據(jù)是            。

A．容器壓強不變      B．混合氣體中c(CO₂)不變

                    C．υ_正(H₂)＝υ_逆(H₂O)  D．c(CO₂)＝c(CO)

③當(dāng)其他條件不變時，若縮小容器的體積，該反應(yīng)平衡      移動。（選填“正向”、“逆向”或“不”）

⑵工業(yè)上合成甲醇可在密閉容器中采用如下反應(yīng)進行：

CO₂(g) +3H₂(g)  CH₃OH(g) +H₂O(g)   △H＝－49.0 kJ·mol^－1

①該反應(yīng)的平衡常數(shù)表達式K＝                     。

②某實驗將1molCO₂和3molH₂充入一定體積的密閉容器中，在兩種不同條件下發(fā)生反應(yīng)（只有一種條件不同）。測得CH₃OH的物質(zhì)的量隨時間變化如圖所示：

曲線I、Ⅱ?qū)��?yīng)的平衡常數(shù)大小關(guān)系為K_Ⅰ       K_Ⅱ（選填“＞”、“＝”或“＜”）。

③一定溫度下，在容積2L且固定的兩個密閉容器中，按如下方式加入反應(yīng)物，一段時間后達到平衡。

容 器	甲	乙
反應(yīng)物投入量	1molCO2、3molH2	a molCO2、b molH2、 c molCH3OH(g)、c molH2O(g)

經(jīng)測定甲容器經(jīng)過5min達到平衡，平衡時CO₂的轉(zhuǎn)化率為50%，甲容器中該反應(yīng)在5min內(nèi)的平均速率υ(H₂)＝              mol·L^－1·min^－1。

要使平衡后乙容器與甲容器中相同組分的體積分數(shù)相等，且起始時維持化學(xué)反應(yīng)向逆反應(yīng)方向進行，則c的取值范圍為                    。

 

Answer 1

【答案】

（14分）

⑴吸熱  BC 不  

⑵ ＞   0.15    0.5＜c≤1 （每空2分）

【解析】

試題分析：化學(xué)反應(yīng)： CO₂(g)+H₂(g)CO(g)+H₂O(g)

由以上表格看到：隨著溫度升高，k值增大；即平衡向正向移動，即正向是吸熱方向；

①該反應(yīng)正向反應(yīng)是吸熱反應(yīng)。

反應(yīng)前后化學(xué)計量數(shù)不變，所以整個過程壓強始終不變，所以能判斷該反應(yīng)達到化學(xué)平衡狀態(tài)的依據(jù)是 ：混合氣體中c(CO₂)不變；υ_正(H₂)＝υ_逆(H₂O) ；當(dāng)其他條件不變時，若縮小容器的體積，該反應(yīng)平衡不移動。

⑵工業(yè)上合成甲醇可在密閉容器中采用如下反應(yīng)進行：

CO₂(g) +3H₂(g)  CH₃OH(g) +H₂O(g)   △H＝－49.0 kJ·mol^－1

①該反應(yīng)的平衡常數(shù)表達式K＝。

②某實驗將1molCO₂和3molH₂充入一定體積的密閉容器中，在兩種不同條件下發(fā)生反應(yīng)（只有一種條件不同）,曲線I、Ⅱ?qū)��?yīng)的平衡常數(shù)大小關(guān)系為K_Ⅰ>K_Ⅱ。

③一定溫度下，在容積2L且固定的兩個密閉容器中，按如下方式加入反應(yīng)物，一段時間后達到平衡。

容 器	甲	乙
反應(yīng)物投入量	1molCO2、3molH2	a molCO2、b molH2、 c molCH3OH(g)、c molH2O(g)

經(jīng)測定甲容器經(jīng)過5min達到平衡，平衡時CO₂的轉(zhuǎn)化率為50%，甲容器中該反應(yīng)在5min內(nèi)的平均速率υ(H₂)＝0.15mol·L^－1·min^－1。

CO₂(g) +3H₂(g)  CH₃OH(g) +H₂O(g)   △H＝－49.0 kJ·mol^－1

甲：        1mol   3mol            0        0

乙：       a mol   b mol          c mol    c mol

要使平衡后乙容器與甲容器中相同組分的體積分數(shù)相等，起始時維持化學(xué)反應(yīng)向逆反應(yīng)方向進行，所以c的最大值是1，平衡時CO₂的轉(zhuǎn)化率為50%，，所以最小值是0.5則c的取值范圍為0.5＜c≤1

考點：化學(xué)平衡常數(shù)  等效平衡

點評：等效平衡 化學(xué)反應(yīng)速率

點評：對于化學(xué)平衡的計算學(xué)生必須要掌握的知識有：三行式; 化學(xué)反應(yīng)速率的計算公式：v=Δc/Δt ;等效平衡的三種情況：

I類：恒溫恒容下對于反應(yīng)前后氣體體積發(fā)生變化的反應(yīng)來說（即△V≠0的體系）：等價轉(zhuǎn)化后，對應(yīng)各物質(zhì)起始投料的物質(zhì)的量與原平衡起始態(tài)相同。

II類：恒溫恒容下對于反應(yīng)前后氣體體積沒有變化的反應(yīng)來說（即△V=0的體系）：等價轉(zhuǎn)化后，只要反應(yīng)物（或生成物）的物質(zhì)的量的比例與原平衡起始態(tài)相同，兩平衡等效。

III類：恒溫恒壓下對于氣體體系等效轉(zhuǎn)化后，只要反應(yīng)物（或生成物）的物質(zhì)的量的比例與原平衡起始態(tài)相同，兩平衡等效。