[题目]目前工业上可用CO2来生产燃料甲醇.有关反应为:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) ΔH＝-49.0 kJ·mol-1.现向体积为1L的密闭容器中.充入1molCO2和3molH2.反应过程中测得CO2和CH3OH(g)的浓度随时间的变化如图所示.(1)从反应开始到平衡.氢气的平衡浓度为C(H2)＝ ,(2)若改变条件使平衡向正� 题目和参考答案——青夏教育精英家教网—

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【题目】目前工业上可用CO2来生产燃料甲醇，有关反应为：

CO2（g）+3H2（g）CH3OH（g）+H2O（g） ΔH＝—49.0 kJ·mol－1。现向体积为1L的密闭容器中，充入1molCO2和3molH2，反应过程中测得CO2和CH3OH（g）的浓度随时间的变化如图所示。

（1）从反应开始到平衡，氢气的平衡浓度为C（H2）＝_____________；

（2）若改变条件使平衡向正反应方向移动，则平衡常数______________（填序号）

a．可能不变 b．可能减小 c．可能增大 d．不变、减小、增大皆有可能

（3）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,CO2、H2和CH3OH的浓度保持不变

D.一定条件下,单位时间内消耗3molH2的同时生成1mol CH3OH

（4）在其他条件不变的情况下，将体系体积压缩到原来的二分之一，下列有关该体系的说法正确的是________。

a．氢气的浓度减小 b．正反应速率增大，逆反应速率也增大

c．甲醇的物质的量增加 d．重新平衡时n（H2）/n（CH3OH）增大

（5）求此温度（T）下该反应的平衡常数K= ________。若开始时向该1L密闭容器中充入1mol CO2,2mol H2,1.5mol CH3OH和1mol H2O（g）,则反应向________（填“正”或“逆”）反应方向进行。

【答案】（1）0.75mol·L－1（2）ac（3）AC（4）bc（5）16/3正

【解析】

试题分析：（1）由图可知，10min到达平衡，平衡时甲醇的浓度变化为0.75mol/L，由方程式CO2（g）+3H2（g）CH3OH（g）+H2O可知，氢气的浓度变化等于甲醇的浓度变化量为0.75mol/L×3=2.25mol/L，故氢气的平衡浓度为C（H2）＝3mol/1L-2.25mol/L=0.75mol/L；

（2）化学平衡常数只与温度有关，当不改变温度，使平衡向右移动时，化学平衡常数不变，正反应放热，当降低温度使平衡向右移动时，化学平衡常数减小，故答案为ac；

（3）A.气体反应物和气体生成物的系数和不等，当恒温、恒容时,容器内的压强不再变化，说明反应达到平衡状态；故A正确；B.反应体系均为气态，根据质量守恒定律，恒温、恒容时,容器内混合气体的密度始终保持不变，不一定是平衡状态，故B错误；C.一定条件下,CO2、H2和CH3OH的浓度保持不变说明反应达到平衡，故C正确；D.一定条件下,单位时间内消耗3molH2的同时生成1molCH3OH，均表示正反应速率，无法判断反应达到平衡状态，故D错误；答案为AC。

（4）在其他条件不变的情况下，将体系体积压缩到原来的二分之一，此时各物质的浓度瞬间增加一倍，平衡向正方向移动，反应物的浓度会略有减小，生成物的浓度会继续增大；a．氢气的浓度增大，故a错误；b．正、逆反应速率均增大，故b正确； c．平衡正向移动，甲醇的物质的量增加，故c正确；d．平衡正向移动，n（H2）减小，n（CH3OH）增大，重新平衡时n（H2）/n（CH3OH）减小，故d错误；答案为bc。

（5）平衡时甲醇为0.75mol/L、二氧化碳为0.25mol/L，H2为0.75mol/L，水也为0.75mol/L；则平衡常数K==16/3，若开始时向该1L密闭容器中充入1mol CO2,2mol H2,1.5mol CH3OH和1mol H2O（g）,此时Q==（1.5×1）/（1×23）=3/16<K，说明反应正向进行。

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③KMnO4+HCl(浓)—KCl+MnCl2+Cl2↑+H2O(未配平)，

根据以上三个反应，回答有关问题：

(1)反应的②的离子方程式为________________。

(2)反应②中，氧化产物与还原产物的质量比为____________。

(3)请将反应③配平：____KMnO4+____HCl(浓)=____KCl十____MnCl2＋____Cl2↑+____H2O

(4)若要制得相同质量的氯气，①②③反应中电子转移的数目之比为___________。

(5)已知反应④：4HCl(g)+O22Cl2+2H2O(g)，该反应也能制得氯气，则MnO2、O2、KMnO4三种物质氧化性由强到弱的顺序为__________________。

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反应Ⅰ：CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g) +H2O(g) △H1=－49.58 kJmol-1

反应Ⅱ：CO2(g)+ H2(g) CO (g)+H2O(g) △H2

反应Ⅲ：CO(g)+2 H2(g) CH3OH(g) △H 3=－90.77 kJmol-1

回答下列问题：

（1）反应Ⅱ的△H2= ，反应Ⅲ自发进行条件是（填“低温”、“高温”或“任何温度”）。

（2）某研究小组将一定量的H2和CO2充入恒容密闭容器中，在合适的催化剂条件下发生了反应I、Ⅱ、Ⅲ，不同温度下体系达到平衡时测得CO2的转化率（a）及CH3OH的产率（b）变化如图1所示。

①该反应达到平衡后，为再提高反应速率同时提高甲醇的生成量，可采取的措施有。

A改用高效催化剂 B升高温度 C缩小容器体积 D分离出甲醇 E增加CO2的浓度

②据图1，当温度高于260℃时，CO2的平衡转化率随温度的升高继续增加，而CH3OH的产率却反而下降，请说明理由。

（3）已知：在2L恒容密闭容器中充入3mol H2和1.5mol CO2（一定条件下，仅考虑发生反应Ⅰ），实验测得在不同温度下，反应体系中CO2的平衡转化率与温度的关系曲线如图2所示。实验测得：在500K时，反应Ⅰ经10min时达到平衡，假如其他条件不变，当反应时间进行到3min时，迅速将反应温度升至600K进行实验，请在图3中画出3～10min内容器中CH3OH浓度的后续变化总趋势图。