问题 填空题

(14分)CO2可转化成有机物实现碳循环。

(1)在体积为1 L的密闭容器中,充入1 mol CO2和3 mol H2,一定条件下发生反应: CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)  ΔH=-49.0 mol·L-1,测得CO2和CH3OH(g)的浓度随时间变化如图所示。

①从0 min到10 min,v(H2)=    mol·(L·min)-1

②能说明上述反应达到平衡状态的是   (选填编号)。 

A.反应中CO2与CH3OH的物质的量浓度之比为1︰1(即图中交叉点)

B.容器内气体的压强不随时间的变化而变化

C.单位时间内每消耗3 mol H2,同时生成1 mol H2O

D.CO2的体积分数在混合气体中保持不变

③下列措施中能使n (CH3OH)/n (CO2)增大的是     (选填编号)。

A.将H2O(g)从体系中分离                       B.恒温恒容充入He

C.恒温恒压充入He          D.恒温恒容再充入1 mol CO2和3 mol H2

(2)据报道,一定条件下由二氧化碳和氢气合成二甲醚已成为现实。

2CO2(g)+6H2(g) CH3OCH3(g)+3H2O(g) 

在一定压强下,测得反应的实验数据如下表。

分析表中数据回答下列问题:

①反应的温度升高,K值    (填“增大”、“减小”或“不变”)。

②提高氢碳比[n(H2)/n(CO2)], K值    (填“增大”、“减小”或“不变”)。

(3)800℃时,C(s)+CO2(g)2CO(g)的平衡常数K=1.64,相同条件下测得c(CO)=0.20 mol·L1c(CO2)=0.05 mol·L1,此时反应向 (填“正”或“逆”)方向进行。

(4)在密闭容器中通入1mol H2和1mol CO2发生H2(g)+CO2(g) CO(g)+H2O(g) △H> 0反应,当反应达到平衡后,在其他条件不变时,若升高温度,请在下图中画出正(v)、逆(v)反应速率随时间t变化的示意图。

答案

(1)①0.225  ②BD    ③AD     (2)减小   不变

(3)正     (4)

(1)①根据图像可知甲醇的物质的量浓度是0.75mol/L,所以由方程式可知消耗氢气的物质的量浓度是0.75mol/L×3=2.25mol/L。所以氢气反应速率为

②在一定条件下,当可逆反应的正反应速率和逆反应速率相等时(但不为0),反应体系中各种物质的浓度或含量不再发生变化的状态,称为化学平衡状态,所以选项D正确。浓度不再发生变化,但物质之间但浓度不一定相等,A不正确。由于反应前后体积是变化的,所以压强也是变化的,因此当容器内气体的压强不随时间的变化而变化时,反应即达到平衡状态。选项C中反应速率的方向是相同的,所以不能说明。

③将H2O(g)从体系中分离,平衡向正反应方向移动,所以n (CH3OH)/n (CO2)增大,A正确。恒温恒容充入He,物质的浓度不变,平衡不移动,n (CH3OH)/n (CO2)不变,B不正确。恒温恒压充入He,则容器容积必然增大,平衡向逆反应方向移动,C不正确。选项D相当于增大压强,平衡向正反应方向移动,正确。所以答案选AD。

(2)①根据表中数据可知,温度越高CO2的转化率越低,说明升高温度,平衡向逆反应方向越低,即正反应是放热反应。所以温度升高,平衡常数减小。

②平衡常数只与温度有关,所以高氢碳比[n(H2)/n(CO2)], K值是不变的。

(3)因为此时<1.64,所以反应向正反应方向移动。

(4)因为反应是吸热反应,所以升高温度,正逆反应速率均增大,但正反应速率增大的程度大于逆反应速率的程度,所以平衡向正反应方向移动。

解答题
选择题