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5.某同學設計aCO2(g)+bH2(g)?cCH3OH(g)+d D(g)(注:D物質未知)來生產甲醇CH3OH,為探究其反應原理進行如下實驗,在2L密閉容器內250℃條件下,測得n(CO2)隨時間的變化情況如下:
時間(s)012345
n(CO2)(mol)0.400.350.310.30.30.3
若已知從開始到剛達平衡時用H2表示的平均反應速率是0.05mol/(L•S),平衡時CH3OH的濃度是0.05mol/L,則:
(1)則a與b的關系是?(請寫出計算過程,沒有計算過程不得分)
(2)請補全反應方程式
1 CO2(g)+3H2(g)?1CH3OH(g)+1H2O(g)

分析 (1)3s時處于平衡狀態,平衡時消耗的二氧化碳為0.1mol,消耗的氫氣為0.05mol/(L•S)×3s×2L=0.3mol,物質的量之比等于化學計量數之比;
(2)平衡時生成甲醇為0.05mol/L×2L=0.1mol,物質的量之比等于化學計量數之比,則a:b:c=0.1:0.3:0.1=1:3:1,由元素守恒可知,D中不含碳元素,含有H、O元素,且D分子中H、O原子數目之比為(6-4):(2-1)=2:1,故D為H2O.

解答 解:(1)3s時處于平衡狀態,平衡時消耗的二氧化碳為0.4mol-0.3mol=0.1mol,消耗的氫氣為0.05mol/(L•S)×3s×2L=0.3mol,物質的量之比等于化學計量數之比,則a:b=0.1:0.3,故b=3a,
答:a與b的關系是b=3a;
(2)平衡時生成甲醇為0.05mol/L×2L=0.1mol,物質的量之比等于化學計量數之比,則a:b:c=0.1:0.3:0.1=1:3:1,由元素守恒可知,D中不含碳元素,含有H、O元素,且D分子中H、O原子數目之比為(6-4):(2-1)=2:1,故D為H2O,反應方程式為:CO2(g)+3H2(g)?CH3OH(g)+H2O(g),
故答案為:1;3;1;1H2O.

點評 本題考查化學平衡計算、化學方程式配平,難度不大,(2)中注意質量守恒定律的應用,有利于基礎知識的鞏固.

練習冊系列答案
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12.下列操作不屬于混合物分離的是(  )
A.過濾B.蒸餾C.分液D.攪拌

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13.某課外學習小組對日常生活中不可缺少的調味品M進行探究.已知C可在D中燃燒發出蒼白色火焰.M與其他物質的轉化關系如下圖所示(部分產物已去):
(1)寫出用惰性電極電解M溶液的離子方程式2Cl-+2H2O$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$2OH-+H2↑+Cl2↑.寫出F的電子式
(2)若A是一種常見的酸性氧化物,且可用于制造玻璃,E溶液與F溶液反應可以制備一種膠體,則E溶液的俗稱是水玻璃.
(3)若A是CO2氣體,A與B溶液能夠反應,反應后所得的溶液再與鹽酸反應,如圖所示,反應后溶液中的溶質化學式為Na2CO3和NaHCO3

(4)若A是一種常見金屬單質,且A與B溶液能夠反應,則將過量的F溶液逐滴加入E溶液,邊加邊振蕩,所看到的實驗現象是溶液中逐漸有白色絮狀沉淀生成,且不斷增加;然后又由多到少,最后消失.
(5)若A是一種不穩定的鹽,A溶液與B溶液混合將產生白色絮狀沉淀且瞬間變為灰綠色,最后變成紅褐色的E,向G溶液中加入苯酚溶液后顯紫色,則由A轉化成E的離子方程式是4Fe2++8OH-+O2+2H2O=4Fe(OH)3↓.
(6)若A是一種化肥.實驗室可用A和B反應制取氣體E,E與F、E與D相遇均冒白煙,且利用E與D的反應檢驗輸送D的管道是否泄露,寫出E與D反應的化學方程式是3Cl2+8NH3=N2+6NH4Cl.
(7)若A是一種無色溶液,只可能含有H+、NH4+、Mg2+、Fe3+、Al3+、CO32-、SO42-中的某些離子,當向該溶液中加入B溶液時發現生成沉淀的物質的量隨B溶液的體積發生變化如圖所示,由此可知,該溶液中含有的離子及其濃度之比為c(H+):c(Al3+):c(NH4+):c(SO42-)=1:1:2:3.

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10.在H2SO4、Cu、Na2SO4、C(石墨)、C2H5OH(酒精)、NaHSO4、NaCl等純凈物中,在常溫下能導電的是Cu、C(石墨).屬于電解質的是H2SO4、Na2SO4、NaHSO4、NaCl.

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17.按下列要求舉例:(所有物質均要求寫結構簡式)
(1)寫出兩種脂肪烴,一種飽和,一種不飽和:CH3CH2CH3、CH3-CH=CH2
(2)分別寫出最簡單的芳香羧酸和芳香醛:
(3)寫出最簡單的酚和最簡單的芳香醇:

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10.已知反應:2CH3OH(g)?CH3OCH3(g)+H2O(g),某溫度下的平衡常數為400.在此溫度下,向密閉容器中加入一定量CH3OH,反應到5min時測得各組分的濃度如表所示:
物質CH3OHCH3OCH3H2O
濃度/(mol•L-10.440.60.6
(1)該反應在低溫下(此時水為液態)能自發進行,則該反應的△H<0 (填“>”、“<”或“=”,下同).
(2)比較此時正、逆反應速率的大小:v>v,理由是濃度商Qc=$\frac{0.6×0.6}{0.4{4}^{2}}$=1.36<K=400,反應向正反應進行.
(3)前5min時,用CH3OCH3表示該反應的速率為0.12mol/(L.min).
(4)再過一段時間后,反應達到平衡狀態.能判斷該反應已達到化學平衡狀態的依據是B(填字母).
A.容器中壓強不變                        B.混合氣體中c(CH3OH)不變
C.v生成(CH3OH)=2v消耗(H2O)               D.c(CH3OCH3)=c (H2O)
(5)達到平衡狀態時,CH3OH的轉化率97.6%(計算結果保留到小數點后1位).

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17.將物質的量相同的A、B混合于2L的密閉容器中,發生如下反應:3A(g)+B(g)?2C(g)+2D(g),經5min后,測得D的濃度為0.5mol/L,c (A):c(B)=3:5.求:
(1)B的轉化率為16.7%.(保留一位小數)
(2)反應開始前容器中的A、B的物質的量:n(A)=n(B)=3mol;
(3)B的平均反應速率v(B)=0.05mol/(L•min);
(4)反應前、后容器內氣體的壓強之比為1:1.(相同溫度下)

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14.H、C、N、O、Mg、Al、Si、S、Cu是中學化學中常見的元素,請根據題意回答與這些元素有關的問題:
(1)S簡單離子的原子結構示意圖為
(2)H2O2是實驗中常用的“綠色氧化劑”,1molH218O2的中子數為20NA
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(4)粉末狀的Si3N4對空氣和水都不穩定,但將粉末狀的Si3N4和適量氧化鎂在一定條件下的密閉容器中熱處理,可以得到對空氣、水、和酸都相當穩定的固體材料,同時還可生成對水不穩定的Mg3N2,熱處理后除去固體材料中未反應的Si3N4、MgO和Mg3N2的方法是加入過量鹽酸,過濾.

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15.等物質的量的CO與CO2之間:
二者的質量之比為7:11,所含氧原子數之比為1:2.

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