Question

【題目】Ⅰ為探究用CO2來生產(chǎn)燃料甲醇的反應(yīng)原理，現(xiàn)進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn)：在體積為1L的密閉容器中，充入1molCO2和3 molH2。一定條件下發(fā)生反應(yīng)：CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g) ΔH＝－49.0kJ·mol－1。T1溫度下，測得CO2和CH3OH(g)的濃度隨時(shí)間變化如圖。

請回答：

（1）從反應(yīng)開始到平衡，氫氣的反應(yīng)速率v(H2)＝____。

（2）能夠說明該反應(yīng)已達(dá)到平衡的是____(填字母序號(hào)，下同)。

A．恒溫、恒容時(shí)，容器內(nèi)的壓強(qiáng)不再變化

B．恒溫、恒容時(shí)，容器內(nèi)混合氣體的密度不再變化

C．一定條件下，CO、H2和CH3OH的濃度保持不變

D．一定條件下，單位時(shí)間內(nèi)消耗3 molH2的同時(shí)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．加入催化劑

B．充入He(g)，使壓強(qiáng)增大

C．將H2O(g)從體系中分離

D．降低溫度

（4）求此溫度(T1)下該反應(yīng)的平衡常數(shù)K1＝____(計(jì)算結(jié)果保留三位有效數(shù)字)。

Ⅱ.下表是不同溫度下水的離子積數(shù)據(jù)：

溫度/℃	25	t1	t2
水的離子積	1×10－14	a	1×10－12

試回答下列問題：

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

（2）在t1時(shí)，測得純水中的c(H＋)＝2.4×10－7mol·L－1，則c(OH－)為___。該溫度下，測得某H2SO4溶液中c(SO42-)＝5×10－6mol·L－1，該溶液中c(H＋)=___mol·L－1，c(OH－)＝___mol·L－1。

Answer 1

【答案】0.225mol·L－1min－1 AC CD 5.33 > 溫度升高，水的電離程度增大，離子積增大 2.4×10－7mol·L－1 1×10－5 5.76×10－9

【解析】

Ⅰ（1）由圖可知，二氧化碳的濃度變化量為0.75mol/L，結(jié)合反應(yīng)可知消耗H2，結(jié)合化學(xué)反應(yīng)速率的定義求解；
（2）結(jié)合平衡的特征“等、定”及衍生的物理量判斷；
（3）若能使n(CH3OH)/n(CO2)增大，則需使平衡向正向移動(dòng)；
（4）K為生成物濃度冪之積與反應(yīng)物濃度冪之積的比，結(jié)合平衡濃度計(jì)算K；

Ⅱ. （1）水的電離是吸熱反應(yīng)，升高溫度促進(jìn)水電離，導(dǎo)致水的離子積常數(shù)增大；
（2）依據(jù)純水存在電離平衡，電離出的氫離子濃度和氫氧根離子濃度相同來計(jì)算回答；

Ⅰ（1）由圖可知，二氧化碳的濃度變化量為0.75mol/L，消耗c(H2)=0.75 mol·L－1×3=2.25 mol·L－1，則v(H2)＝=0.225mol·L－1min－1，故答案為：0.225mol·L－1min－1；

（2）A. 容器內(nèi)壓強(qiáng)不再變化，可知物質(zhì)的量不變，為平衡狀態(tài)，A項(xiàng)正確；

B. 質(zhì)量、體積始終不變，則密度始終不變，不能判斷平衡狀態(tài)，B項(xiàng)錯(cuò)誤；

C. 濃度保持不變，為平衡狀態(tài)，C項(xiàng)正確；

D. 單位時(shí)間內(nèi)消耗3molH2的同時(shí)生成1molCH3OH，只體現(xiàn)正反應(yīng)速率，不能確定正逆反應(yīng)速率關(guān)系，不能判斷平衡狀態(tài)，D項(xiàng)錯(cuò)誤；

故答案為：AC；

（3）A. 加入催化劑，平衡不移動(dòng)， n(CH3OH)/n(CO2)不變，A項(xiàng)錯(cuò)誤；

B. 充入He(g)，使體系壓強(qiáng)增大，但參加反應(yīng)各物質(zhì)的濃度保持不變，則平衡不移動(dòng)， n(CH3OH)/n(CO2)不變，B項(xiàng)錯(cuò)誤；

C. 將H2O(g)從體系中分離，平衡向正向移動(dòng)，能使n(CH3OH)/n(CO2)增大，C項(xiàng)正確；

D. 降低溫度，平衡向正向移動(dòng)， 能使n(CH3OH)/n(CO2)增大，D項(xiàng)正確；

故答案為：CD；

（4）CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)的化學(xué)平衡常數(shù)K=，

CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)

開始(mol/L) 1300

轉(zhuǎn)化(mol/L) 0.752.250.750.75

平衡(mol/L) 0.250.750.750.75

K==，

故答案為：5.33；

Ⅱ. (1)水的電離為吸熱反應(yīng)，升高溫度，平衡向著正反應(yīng)方向移動(dòng)，導(dǎo)致水的離子積常數(shù)增大，根據(jù)表格知，溫度大小順序是，25<t1<t2，則a>1×1014，

故答案為：>；溫度升高，水的電離程度增大，離子積增大；

(2) 在t1時(shí)，測得純水中的c(H+)＝2.4×10－7mol·L－1，則此時(shí)水的c(OH)= c(H＋)=2.4×107 mol/L；某H2SO4溶液中c(SO42-)＝5×10－6mol·L－1，則氫離子濃度為1×10－5mol/L，該溶液中c(OH)===5.76×10－9molL1，

故答案為：2.4×107 mol/L； 1×10－5；5.76×10－9。