Question

【题目】Ⅰ为探究用CO2来生产燃料甲醇的反应原理，现进行如下实验：在体积为1L的密闭容器中，充入1molCO2和3 molH2。一定条件下发生反应：CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g) ΔH＝－49.0kJ·mol－1。T1温度下，测得CO2和CH3OH(g)的浓度随时间变化如图。

请回答：

（1）从反应开始到平衡，氢气的反应速率v(H2)＝____。

（2）能够说明该反应已达到平衡的是____(填字母序号，下同)。

A．恒温、恒容时，容器内的压强不再变化

B．恒温、恒容时，容器内混合气体的密度不再变化

C．一定条件下，CO、H2和CH3OH的浓度保持不变

D．一定条件下，单位时间内消耗3 molH2的同时生成1molCH3OH

（3）下列措施中能使平衡混合物中n(CH3OH)/n(CO2)增大的是_____。

A．加入催化剂

B．充入He(g)，使压强增大

C．将H2O(g)从体系中分离

D．降低温度

（4）求此温度(T1)下该反应的平衡常数K1＝____(计算结果保留三位有效数字)。

Ⅱ.下表是不同温度下水的离子积数据：

温度/℃	25	t1	t2
水的离子积	1×10－14	a	1×10－12

试回答下列问题：

（1）若25<t1<t2，则a___(填“>”“<”或“＝”)1×10－14，作出此判断的理由是_____。

（2）在t1时，测得纯水中的c(H＋)＝2.4×10－7mol·L－1，则c(OH－)为___。该温度下，测得某H2SO4溶液中c(SO42-)＝5×10－6mol·L－1，该溶液中c(H＋)=___mol·L－1，c(OH－)＝___mol·L－1。

Answer 1

【答案】0.225mol·L－1min－1 AC CD 5.33 > 温度升高，水的电离程度增大，离子积增大 2.4×10－7mol·L－1 1×10－5 5.76×10－9

【解析】

Ⅰ（1）由图可知，二氧化碳的浓度变化量为0.75mol/L，结合反应可知消耗H2，结合化学反应速率的定义求解；
（2）结合平衡的特征“等、定”及衍生的物理量判断；
（3）若能使n(CH3OH)/n(CO2)增大，则需使平衡向正向移动；
（4）K为生成物浓度幂之积与反应物浓度幂之积的比，结合平衡浓度计算K；

Ⅱ. （1）水的电离是吸热反应，升高温度促进水电离，导致水的离子积常数增大；
（2）依据纯水存在电离平衡，电离出的氢离子浓度和氢氧根离子浓度相同来计算回答；

Ⅰ（1）由图可知，二氧化碳的浓度变化量为0.75mol/L，消耗c(H2)=0.75 mol·L－1×3=2.25 mol·L－1，则v(H2)＝=0.225mol·L－1min－1，故答案为：0.225mol·L－1min－1；

（2）A. 容器内压强不再变化，可知物质的量不变，为平衡状态，A项正确；

B. 质量、体积始终不变，则密度始终不变，不能判断平衡状态，B项错误；

C. 浓度保持不变，为平衡状态，C项正确；

D. 单位时间内消耗3molH2的同时生成1molCH3OH，只体现正反应速率，不能确定正逆反应速率关系，不能判断平衡状态，D项错误；

故答案为：AC；

（3）A. 加入催化剂，平衡不移动， n(CH3OH)/n(CO2)不变，A项错误；

B. 充入He(g)，使体系压强增大，但参加反应各物质的浓度保持不变，则平衡不移动， n(CH3OH)/n(CO2)不变，B项错误；

C. 将H2O(g)从体系中分离，平衡向正向移动，能使n(CH3OH)/n(CO2)增大，C项正确；

D. 降低温度，平衡向正向移动， 能使n(CH3OH)/n(CO2)增大，D项正确；

故答案为：CD；

（4）CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)的化学平衡常数K=，

CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)

开始(mol/L) 1300

转化(mol/L) 0.752.250.750.75

平衡(mol/L) 0.250.750.750.75

K==，

故答案为：5.33；

Ⅱ. (1)水的电离为吸热反应，升高温度，平衡向着正反应方向移动，导致水的离子积常数增大，根据表格知，温度大小顺序是，25<t1<t2，则a>1×1014，

故答案为：>；温度升高，水的电离程度增大，离子积增大；

(2) 在t1时，测得纯水中的c(H+)＝2.4×10－7mol·L－1，则此时水的c(OH)= c(H＋)=2.4×107 mol/L；某H2SO4溶液中c(SO42-)＝5×10－6mol·L－1，则氢离子浓度为1×10－5mol/L，该溶液中c(OH)===5.76×10－9molL1，

故答案为：2.4×107 mol/L； 1×10－5；5.76×10－9。