Question

【题目】Ⅰ、如何降低大气中CO2的含量及有效地开发利用CO2引起了全世界的普遍重视。目前工业上有一种方法是用CO2来生产燃料甲醇。为探究该反应原理，进行如下实验：在容积为1L的密闭容器中，充入1molCO2和3molH2，在500℃下发生发应，CO2（g）+3H2（g） CH3OH（g）+ H2O（g）。实验测得CO2和CH3OH（g）的物质的量（n）随时间变化如下图1所示：

（1）从反应开始到平衡，氢气的平均反应速率v（H2）＝___________________。

（2）500℃该反应的平衡常数为__________（结果保留一位小数），图2是改变温度时化学反应速率随时间变化的示意图，若提高温度到800℃进行，达平衡时，K值___________（填“增大”“减小”或“不变”）。

（3）下列措施中不能使CO2的转化率增大的是________________。

A．在原容器中再充入1mol H2 B．在原容器中再充入1molCO2

C．缩小容器的容积 D．使用更有效的催化剂 E.将水蒸气从体系中分离出

（4）500℃条件下，测得某时刻，CO2（g）、H2（g）、CH3OH（g）和H2O（g）的浓度均为0.5mol/L，则此时v（正）______ v（逆）（填“＞”“＜”或“=”）。

Ⅱ、一定条件下，可逆反应A2（g）＋B2（g） 2C（g）达到平衡时，各物质的平衡浓度为c（A2）＝0.5mol/L；c（B2）＝0.1mol/L；c（C）＝1.6mol/L。若用a、b、c分别表示A2、B2、C的初始浓度（mol/L），则：

①a、b应满足的关系是__________； ②a的取值范围是________________。

Answer 1

【答案】 0.225mol/（L·min） 5.3 减小 BD ＞ a＝b＋0.4 0.4≤b≤1.3

【解析】试题分析：（1）根据 计算氢气的平均反应速率；（2）根据 计算500℃该反应的平衡常数；根据图2可知，升高温度平衡逆向移动；（3）平衡正向移动，CO2的转化率增大；两种反应物加其中入一种，另一种物质的转化率增大，本身的转化率减小；（4）根据Q、K的比较分析v（正）、 v（逆）的大小；

Ⅱ、利用一边倒的方法，把C完全分解为A、B，则c（A2）=1.3mol/L；c（B2）＝0.9mol/L；B完全变为C，则c（A2）＝0.4mol/L；c（B2）＝0mol/L；c（C）＝1.8mol/L；利用极值法分析；

解析：（1）根据图1，开始时CO2的浓度是1mol/L，平衡时CO2的浓度是0.25mol/L，CO2的浓度变化量是0.75 mol/L，则氢气的浓度变化量是2.25 mol/L， ，所以氢气的平均反应速率v（H2）＝ mol/（L·min）；

（2）根据“三段式”

；

根据图2可知，升高温度平衡逆向移动，K减小；

（3）A．在原容器中再充入1mol H2，平衡正向移动，CO2的转化率增大； B．在原容器中再充入1molCO2，平衡正向移动，但CO2的转化率减小；C．缩小容器的容积，平衡正向移动，CO2的转化率增大； D．使用更有效的催化剂，平衡不移动， CO2的转化率不变； E.将水蒸气从体系中分离出，平衡正向移动，CO2的转化率增大；故选BD；

（4）CO2（g）、H2（g）、CH3OH（g）和H2O（g）的浓度均为0.5mol/L， ， Q<K，所以反应正向进行， v（正）> v（逆）；

Ⅱ、①设转化过程中A2(g)转化浓度为x mol·L-1，B2(g)的转化浓度也为x mol·L-1。平衡时：a-x=0.5，b-x=0.1。所以，a=b+0.4。

②根据一边倒的方法，把C完全分解为A、B，则c（A2）=1.3mol/L；c（B2）＝0.9mol/L；把B完全变为C，则c（A2）＝0.4mol/L；c（B2）＝0mol/L；c（C）＝1.8mol/L；利用极值法，故a的取值范围为0.4＜a＜1.3；