问题 填空题

为了减少温室气体排放,目前工业上采用CO2与H2在催化剂作用下反应制备重要化工原料CH3OH的工艺:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g) +H2O(g)。为了探究其反应原理进行如下实验,在2L恒容的密闭容器内250℃条件下,测得n(CO2)随时间的变化情况如下表:

时间(s)012345
n(CO2)(mol)0.400.350.310.300.300.30
根据题目回答下列问题:

(1)0~3 s内用H2表示的平均反应速率是____________;

(2)平衡时CO2的转化率是____________。

(3)能说明反应已达平衡状态的是____________。

A.υ(H2)=3υ(CO2)                        B.容器内压强保持不变    

C.υ(CO2)=υ(CH3OH)                  D.容器内密度保持不变

(4)一定能使该反应的反应速率增大的措施有 _________。

A.及时分离出产物

B.适当降低温度   

C.其他条件不变,增大CO2浓度

答案

(1) 0.05mol·L-1·S-1 (2) 25%  (3)B C (4)C 

题目分析:(1)由表可以看出0~3 s内,二氧化碳的浓度变化减少了

(0.40-0.30)/2=0.05mol,根据CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g) +H2O(g)可以知道,v(H2)=3v(CO2)=3×0.05/3mol·L-1·S-1=0.05mol·L-1·S-1,(2)平衡时CO2的转化率为:0.10/0.40×100%=25%;(3)对于CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g) +H2O(g)这个反应来说,当容器内压强保持不变和υ(CO2)=υ(CH3OH),则该反应达到平衡,所以本题的答案选择BC,而υ(H2)=3υ(CO2)在整个过程都是如此,故不能用来判断是否达到平衡,而容器内密度保持不变,因为该反应是在2L恒容的密闭容器内250℃条件下,所以整个过程密度不变,故也不可以用来判断是否达到平衡;(4)及时分离出产物,可以提高原料的转化率,但不能增大反应速率,降低温度,反应速率也降低,故AB错误,其他条件不变,增大CO2浓度,可以增大化学反应速率,故C正确,为本题小题的答案。

点评:本题考查了化学反应速率、转化率、化学平衡,这些考点都是高考考查的重点和难点,本题难度不大。

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