Question

【題目】Ⅰ、如何降低大氣中CO2的含量及有效地開發利用CO2引起了全世界的普遍重視。目前工業上有一種方法是用CO2來生產燃料甲醇。為探究該反應原理，進行如下實驗：在容積為1L的密閉容器中，充入1molCO2和3molH2，在500℃下發生發應，CO2（g）+3H2（g） CH3OH（g）+ H2O（g）。實驗測得CO2和CH3OH（g）的物質的量（n）隨時間變化如下圖1所示：

（1）從反應開始到平衡，氫氣的平均反應速率v（H2）＝___________________。

（2）500℃該反應的平衡常數為__________（結果保留一位小數），圖2是改變溫度時化學反應速率隨時間變化的示意圖，若提高溫度到800℃進行，達平衡時，K值___________（填“增大”“減小”或“不變”）。

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

A．在原容器中再充入1mol H2 B．在原容器中再充入1molCO2

C．縮小容器的容積 D．使用更有效的催化劑 E.將水蒸氣從體系中分離出

（4）500℃條件下，測得某時刻，CO2（g）、H2（g）、CH3OH（g）和H2O（g）的濃度均為0.5mol/L，則此時v（正）______ v（逆）（填“＞”“＜”或“=”）。

Ⅱ、一定條件下，可逆反應A2（g）＋B2（g） 2C（g）達到平衡時，各物質的平衡濃度為c（A2）＝0.5mol/L；c（B2）＝0.1mol/L；c（C）＝1.6mol/L。若用a、b、c分別表示A2、B2、C的初始濃度（mol/L），則：

①a、b應滿足的關系是__________； ②a的取值范圍是________________。

Answer 1

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

【解析】試題分析：（1）根據 計算氫氣的平均反應速率；（2）根據 計算500℃該反應的平衡常數；根據圖2可知，升高溫度平衡逆向移動；（3）平衡正向移動，CO2的轉化率增大；兩種反應物加其中入一種，另一種物質的轉化率增大，本身的轉化率減小；（4）根據Q、K的比較分析v（正）、 v（逆）的大小；

Ⅱ、利用一邊倒的方法，把C完全分解為A、B，則c（A2）=1.3mol/L；c（B2）＝0.9mol/L；B完全變為C，則c（A2）＝0.4mol/L；c（B2）＝0mol/L；c（C）＝1.8mol/L；利用極值法分析；

解析：（1）根據圖1，開始時CO2的濃度是1mol/L，平衡時CO2的濃度是0.25mol/L，CO2的濃度變化量是0.75 mol/L，則氫氣的濃度變化量是2.25 mol/L， ，所以氫氣的平均反應速率v（H2）＝ mol/（L·min）；

（2）根據“三段式”

；

根據圖2可知，升高溫度平衡逆向移動，K減小；

（3）A．在原容器中再充入1mol H2，平衡正向移動，CO2的轉化率增大； B．在原容器中再充入1molCO2，平衡正向移動，但CO2的轉化率減小；C．縮小容器的容積，平衡正向移動，CO2的轉化率增大； D．使用更有效的催化劑，平衡不移動， CO2的轉化率不變； E.將水蒸氣從體系中分離出，平衡正向移動，CO2的轉化率增大；故選BD；

（4）CO2（g）、H2（g）、CH3OH（g）和H2O（g）的濃度均為0.5mol/L， ， Q<K，所以反應正向進行， v（正）> v（逆）；

Ⅱ、①設轉化過程中A2(g)轉化濃度為x mol·L-1，B2(g)的轉化濃度也為x mol·L-1。平衡時：a-x=0.5，b-x=0.1。所以，a=b+0.4。

②根據一邊倒的方法，把C完全分解為A、B，則c（A2）=1.3mol/L；c（B2）＝0.9mol/L；把B完全變為C，則c（A2）＝0.4mol/L；c（B2）＝0mol/L；c（C）＝1.8mol/L；利用極值法，故a的取值范圍為0.4＜a＜1.3；