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3.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)=0.225mol/(L•min).500℃達平衡時,CH3OH(g)的體積分數為30%,圖2是改變溫度時化學反應速率隨時間變化的示意圖,則該反應的正反應為放熱反應(填“放熱”或“吸熱”).
(2)下列措施中不能使CO2的轉化率增大的是BD.
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
(3)下列措施能使n(CH3OH)/n(CO2)增大的是CD.
A.升高溫度                      B.恒容充入1molHe
C.將水蒸氣從體系中分離出        D.縮小容器容積,增大壓強
E.恒壓充入1molHe.

分析 (1)由圖可知,10min到達平衡,平衡時甲醇的濃度變化為0.75mol/L,由方程式可知氫氣的濃度變化等于甲醇的濃度變化量3倍為2.25mol/L,據此計算;先根據濃度變化計算平衡時各物質的濃度,CH3OH的體積分數等于甲醇的物質的量濃度與總物質的量濃度之比;根據升高溫度平衡向吸熱反應方向移動判斷;
(2)要提高CO2的轉化率,應使平衡向正反應方向移動,根據平衡移動原理結合選項判斷;
(3)要使n(CH3OH)/n(CO2)增大,應使平衡向正反應方向移動.

解答 解:(1)由圖可知,10min到達平衡,平衡時甲醇的濃度變化為0.75mol/L,由方程式CO2(g)+3H2(g)?CH3OH(g)+H2O可知,氫氣的濃度變化等于甲醇的濃度變化量為0.75mol/L×3=2.25mol/L,故v(H2)=$\frac{2.25mol/L}{10min}$=0.225mol/(L•mon);
開始時c(CO2)=1mol/L、c(H2)=3mol/L,平衡時c(CO2)=0.25mol/L,c(CH3OH)=c(H2O)=0.75mol/L,則c(H2)=3mol/L-0.75mol/L×3=0.75mol/L,CH3OH的體積分數等于甲醇的物質的量濃度與總物質的量濃度之比,所以甲醇的體積分數=$\frac{0.75mol/L}{(0.25+0.75+0.75+0.75)mol/L}$×100%=30%
根據圖象知,升高溫度,逆反應速率大于正反應速率,平衡向逆反應方向移動,則正反應是放熱反應;
故答案為:0.225mol/(L•min);30%;放熱;
(2)A.在原容器中再充入1mol H2,平衡向正反應方向移動,CO2的轉化率增大,故正確;
B.在原容器中再充入1molCO2CO2的轉化率反而減小,故錯誤;
C.縮小容器的容積即增大壓強,平衡向正反應方向移動,CO2的轉化率增大,故正確;
D.使用更有效的催化劑,平衡不移動,CO2的轉化率不變,故錯誤;
E.將水蒸氣從體系中分離出,平衡向正反應方向移動,CO2的轉化率增大,故正確;
故答案為:BD;
(3)要使則$\frac{n(C{H}_{3}OH)}{n(C{O}_{2})}$增大,應使平衡向正反應方向移動,
A.因正反應放熱,升高溫度平衡向逆反應方向移動,則$\frac{n(C{H}_{3}OH)}{n(C{O}_{2})}$減小,故A錯誤;
B.恒容充入He(g),使體系壓強增大,但對反應物質來說,濃度沒有變化,平衡不移動,$\frac{n(C{H}_{3}OH)}{n(C{O}_{2})}$不變,故B錯誤;
C.將H2O(g)從體系中分離,平衡向正反應方法移動,$\frac{n(C{H}_{3}OH)}{n(C{O}_{2})}$增大,故C正確;
D.縮小容器容積,增大壓強,平衡向正反應方向移動,則$\frac{n(C{H}_{3}OH)}{n(C{O}_{2})}$增大,故D正確;
E.恒壓充入1molHe,為保持恒壓體積增大,壓強減小平衡逆向進行,則$\frac{n(C{H}_{3}OH)}{n(C{O}_{2})}$減小,故E錯誤;
故答案為:CD.

點評 本題考查較為綜合,涉及化學平衡計算以及平衡移動等問題,題目難度中等,注意根據圖象計算各物質的平衡濃度為解答該題的關鍵.

練習冊系列答案
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科目:高中化學 來源: 題型:選擇題

13.還原沉淀法是處理含鉻(含Cr2O72-和CrO42-)工業廢水的常用方法,過程如下:CrO42-$→_{轉換}^{H+}$Cr2O72-  $→_{還原}^{Fe_{2}+}$Cr3+$→_{沉淀}^{OH-}$Cr(OH)3↓  己知轉化過程中的反應為:2CrO42-(aq)+2H+(aq)?Cr2O72-(aq)+H2O(1).轉化后所得溶液中鉻元素含量為28.6g/L,CrO42-有$\frac{10}{11}$轉化為Cr2O72-.下列說法不正確的是( 。
A.轉化過程中,增大c(H+),平衡向正反應方向移動,CrO42-的轉化率提高
B.常溫下Ksp[Cr(OH)3]=1×10-32,要使處理后廢水中c(Cr3+)降至1×10-5mol/L,應調溶液的pH=5
C.若用綠礬(FeSO4•7H2O)(M=278)作還原劑,處理1L廢水,至少需要917.4g
D.常溫下轉化反應的平衡常數K=104,則轉化后所得溶液的pH=1

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科目:高中化學 來源: 題型:解答題

14.(1)①CH3CH(CH3)CH(CH2CH3)C(CH33名稱為:2,2,4-三甲基-3-乙基戊烷;
名稱為:2-甲基-2,4-己二烯;
③某炔烴與H2完全加成后的產物為CH3CH2CH(CH3)C(CH33,則該炔烴的結構簡式為HC≡CCH(CH3)C(CH33,名稱為3,4,4-三甲基-1-戊炔.
④某有機物分子結構如圖1所示,它的分子式為C9H8,其一氯代物的同分異構體的數目為4.
⑤某有機化合物A的分子式為C5H11Br,分子結構中有三個-CH3,兩個,一個-Br,則A的結構簡式為(CH32CHCHBrCH3
(2)某有機物A的相對分子質量為74,且紅外光譜圖如圖2,則A的結構簡式為CH3CH2OCH2CH3


(3)1體積某烴的蒸氣完全燃燒生成的CO2比生成的水蒸氣少1體積(在同溫同壓下測定).0.1mol該烴完全燃燒的產物被堿石灰吸收,堿石灰增重39g.該烴的分子式為C6H14;若該烴的一氯代物有3種,寫出該烴可能的結構簡式CH3CH2C(CH33

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科目:高中化學 來源: 題型:選擇題

11.報載一輛滿載濃硫酸的槽罐車在路上因車禍翻倒,濃硫酸大量泄露.為了不污染旁邊的水源,下列采取的措施適宜的是( 。
A.用水沖洗泄露的濃硫酸B.將熟石灰撒在泄露的濃硫酸上
C.將氧化鋇撒在泄露的濃硫酸上D.用土將泄露的濃硫酸掩埋

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科目:高中化學 來源: 題型:選擇題

18.生活中的某些問題常常涉及到化學知識,下列敘述不正確的是( 。
A.棉、麻、羊毛及合成纖維完全燃燒都只生成CO2和H2O
B.家庭中不宜用鋁合金容器長期存放咸的食品
C.水處理常用到明礬和漂白粉,但二者的作用原理不同
D.黃河入?谏持薜男纬审w現了膠體聚沉的性質

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科目:高中化學 來源: 題型:選擇題

8.將6mol CO2和8mol H2充入一容積為2L的密閉容器中(溫度保持不變)發生反應CO2(g)+3H2(g)?CH3OH(g)+H2O(g)△H<0測得H2的物質的量隨時間變化如右圖中實線所示(圖中字母后的數字表示對應的坐標).該反應在8~10min內CO2的平均反應速率是( 。
A.0.5mol•L-1•min-1B.0.1mol•L-1•min-1
C.0 mol•L-1•min-1D.0.125mol•L-1•min-1

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科目:高中化學 來源: 題型:選擇題

15.下列描述中,正確的是(  )
A.反應CaO+H2O═Ca(OH)2能放出大量的熱,故可通過原電池實現該反應,并把化學能轉化為電能
B.在原電池或電解池裝置中,都可實現反應:Cu+2H+═Cu2++H2
C.若原電池的兩極是活潑性不同的兩種金屬,則活潑的金屬不一定做負極
D.在鋼鐵制品上鑲嵌鋅塊構成原電池以防治鋼鐵生銹,這種防護方法叫外加電源陰極保護法

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科目:高中化學 來源: 題型:解答題

12.Na、Fe、Cu、Al是常見的金屬元素,回答下列問題:
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(2)向氯化銅溶液中加入一定量的鐵粉和鋁粉混合物,充分反應后,下列情況可能出現的是cd(填字母).
a.溶液中有Fe3+、Al3+,不溶物為Cu
b.溶液中有Fe2+,不溶物為Cu、Al
c.溶液中有Cu2+、Fe2+、Al3+,不溶物為Cu
d.溶液中有Fe2+、Al3+,不溶物為Cu、Fe
(3)鐵的某種氧化物的化學式表示為FexO(x<1),已知鐵元素在該氧化物中的質量分數為75%,則x=0.86(精確至0.01).
(4)將一定質量的鐵、鋁、銅合金,加入1L一定物質的量濃度的硝酸中,合金完全溶解,測得溶液中(忽略溶液體積的變化)c(H+)=0.5mol•L-1,c(Cu2+)=0.3mol•L-1,
c(Al3+)=0.2mol•L-1,c(NO${\;}_{3}^{-}$)=2mol•L-1,則混合物中鐵的質量為5.6 g.

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科目:高中化學 來源: 題型:填空題

13.根據下列有機物的名稱,寫出相應的結構簡式
①2,4-二甲基戊烷CH3CH(CH3)CH2CH(CH3)CH3
②2,2,5-三甲基-3-乙基己烷CH3CH(CH32CH(CH2CH3)CH2CH(CH3)CH3
③2,4,6-三甲基辛烷CH3CH(CH32CH2CH(CH3)CH2CH(CH3)CH2CH3
④1,3-丁二烯CH2=CH-CH=CH2
⑤1,3,5-三甲苯

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