Question

【题目】已知：反应aA(g)＋bB(g) cC(g)，某温度下，在2 L的密闭容器中投入一定量的A、B，两种气体的物质的量浓度随时间变化的曲线如图所示。

（1）从反应开始到12 s时，用A表示的反应速率为________。

（2）经测定前4 s内v(C)＝0.05 mol·L－1·s－1，则该反应的化学方程式为______________。

（3）若上述反应分别在甲、乙、丙三个相同的密闭容器中进行，经同一段时间后，测得三个容器中的反应速率分别为甲：v(A)＝0.3 mol·L－1·s－1；乙：v(B)＝0.12 mol·L－1·s－1；丙：v(C)＝9.6 mol·L－1·min－1；则甲、乙、丙三个容器中反应速率由快到慢的顺序为________。

（4）下表所列数据是反应CO（g）+2H2（g）CH3OH（g）H1在不同温度下的化学平衡常数(K)。

温度	250℃	300℃	350℃
K	2.041	0.270	0.012

①由表中数据判断H1_______0(填“>”“=”或“<”)；

②某温度下，将2molCO和6molH2充入2L密闭容器，充分反应，达平衡后，测得c(CO)=0.2mol·L－1，则CO的转化率为__________，此时的温度为_______________从上表中选择)

（5）将CH4转化成CO，工业上常采用催化转化技术，其反应原理为：

CH4（g）+3/2O2（g）CO（g）+2H2O（g）H=-519kJ·mol－1。工业上，为选择合适的催化剂，分别对X、Y、Z三 种催化剂进行了如下实验(其他条件相同)

①X在T1℃时催化效率最高，能使正反应速率加快约3×105倍；

②Y在T2℃时催化效率最高，能使正反应速率加快约3×105倍；

③Z在T3℃时催化效率最高，能使逆反应速率加快约1×106倍；

已知：T1> T2> T3，根据上述信息，你认为在生产中应该选择的适宜催化剂是__(填“X”、“Y”或“Z”)选择的理由是_______________________________________________。

Answer 1

【答案】0.05 mol·L－1·s－1 3A(g)＋B(g) 2C(g) 乙>甲>丙 < 80% 250℃ Z 催化效率高且活性温度低

【解析】

（1）根据 进行计算；

（2）计算出12s内用A表示的化学反应速率，可以计算出a与b的比值，利用题给4s内v（C）=0.05molL-1s-1，计算出abc的最简整数比；

（3）将不同速率转化为同一物质的用相同单位进行描述的速率进行比较；

（4）①由表中数据可知，温度越高平衡常数越小，说明升高温度平衡向逆反应方向移动，正反应为放热反应；
②根据CO的平衡浓度计算平衡时CO的物质的量，进而计算参加反应的CO的物质的量，再根据转化率定义计算；列式三段式计算平衡浓度，结合平衡常数概念计算得到；

（5）该反应正反应为放热反应，应选择催化活性高、速度快、反应温度较低；

（1）从反应开始到12s时，A的浓度变化量△c=0.8mol/L-0.2mol/L=0.6mol/L，时间为12s，故 =0.05mol/（Ls），故答案为：0.05 mol·L－1·s－1；

（2）12s时，B的浓度变化量△c=0.5mol/L-0.3mol/L=0.2mol/L，故a：b=0.6：0.2=3：1，经测定前4s内v（C）=0.05molL-1s-1，此时A浓度变化为：0.8mol/L-0.5mol/L=0.3mol/L，此时v（A）==0.075mol/（Ls），即v（A）：v（C）=0.075：0.05=3：2，故a：b：c=3：1：2，故化学反应方程式为：3A（g）+B（g）2C（g）；

故答案为：3A（g）+B（g）2C（g）；

（3）确定A的速率为：甲：v（A）=0.3molL-1s-1；乙：v（B）=0.12molL-1s-1，故v（A）=3×0.12molL-1s-1=0.36molL-1s-1；丙：v（C）=9.6molL-1min-1==0.16molL-1s-1，故v（A）=×0.16molL-1min-1=0.24molL-1s-1，故最快的是乙，最慢的是丙，故答案为：乙＞甲＞丙；

（4））①由表中数据可知，温度越高平衡常数越小，说明升高温度平衡向逆反应方向移动，正反应为放热反应，即△H1＜0；

故答案为：＜；

②某温度下，将2mol CO和6mol H2充入2L的密闭容器中，充分反应，达到平衡后，测得c（CO）=0.2mol/L；达到平衡后，测得c（CO）=0.2mol/L，则参加反应的CO的物质的量=2mol-0.2mol/L×2L=1.6mol，故CO转化率=×100%=80%，依据化学平衡三段式列式计算得到平衡浓度：

K=，对照图表数据判断温度为250°C；

故答案为：80%；250°C；

（5）该反应正反应为放热反应，应选择催化活性高、速度快、反应温度较低，故选择Z；

故答案为：Z；催化效率高且活性温度低。