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1.空氣中CO2的含量及有效利用,已經引起各國的普遍重視
Ⅰ:目前工業上有一種方法是用CO2來生產燃料甲醇.為探究反應原理,現進行如下實驗,在體積為1L的恒容密閉容器中,充入1molCO2和3mol H2,一定條件下發生反應:CO2(g)+3H2(g)?CH3OH(g)+H2O(g),△H=-49.0kJ/mol;測得CO2和CH3OH(g)的濃度隨時間變化如圖甲所示.
(1)前3min內,平均反應速率v(H2)=0.5mol•L-1•min-1.此溫度下該反應的平衡常數為5.33L2•mol-2(結果保留兩位小數).
(2)下列措施中,既能使反應加快,又能使n(CH3OH)/n(CO2)增大是CD.
A.升高溫度       B.充入惰性氣體  C.將H2O(g)從體系中分離       D.再充入1mol H2
(3)圖乙中t5時引起平衡移動的條件是D.(填序號)
A.升高溫度   B.增大反應物濃度  C.使用催化劑  D.增大體系壓強
(4)反應達到平衡后,若向反應體系再加入CO2(g)、H2(g)、CH3OH(g)、H2O(g)各1mol,化學平衡正向(填“正向”、“逆向”或“不”)移動.
Ⅱ:利用CO2(g)+CH4(g)?2CO(g)+2H2(g)將CO2轉化成燃料氣.T℃時,在恒容密閉容器中通入物質的量均為0.1mol的CH4與CO2,發生上述反應,吸收熱量Q1kJ,測得CH4的平衡轉化率與溫度及壓強的關系如圖3所示,
(5)下列事實能說明該反應達到平衡的是ad
a.CO的物質的量不再發生變化    b.混合氣體的密度不再發生變化
c.v(CO2)=2v(H2)       d.混合氣體壓強不再發生變化
e.單位時間內生成n mol CH4的同時消耗2nmolH2
(6)據圖3可知P1、P2、P3、P4由小到大的順序是P4>P3>P2>P1
(7)若將上述容器改為恒壓容器(反應前體積相同),起始時通入物質的量均為0.1mol的CH4與CO2,相同的溫度下充分反應達到平衡后,吸收熱量Q2 kJ,則Q1<Q2(填“>”“=”或“<”)
Ⅲ:設反應①Fe(s)+CO2(g)?FeO(s)+CO(g)
和反應②Fe(s)+H2O(g)?FeO(s)+H2(g)的平衡常數分別為K1、K2,在不同溫度下,K1、K2的值如下表所示:
T(K)K1K2
9731.472.36
11732.151.67
(8)現有反應CO2(g)+H2(g)?CO(g)+H2O(g),是吸(填“吸”或“放”)熱反應.

分析 (1)根據v=$\frac{△c}{△t}$計算;根據平衡常數等于生成物的濃度冪之積除以反應物的濃度冪之積計算;
(2)要使n(CH3OH)/n(CO2)增大,應使平衡向正反應方向移動;
(3)t5時刻正逆反應速率都增大,且平衡正向進行,依據選項分析說明改變的條件可能是升高溫度或增大壓強;
(4)反應達到平衡后,若向反應體系再加入CO2(g)、H2(g)、CH3OH(g)、H2O(g)各1mol,Qc中分母變化大,所以Qc<K,平衡正向移動;
(5)a.CO的物質的量不再發生變化,說明達平衡狀態;   
b.混合氣體的密度一直不發生變化,不一 定是平衡狀態;
c.v(CO2)=$\frac{1}{2}$v(H2)=2v(H2),所以不是平衡狀態;
d.混合氣體壓強不再發生變化,說明物質的量不變,達平衡狀態;
e.單位時間內生成n mol CH4的同時消耗2nmolH2都反映的量逆向,未體現正與逆的關系;
(6)增大壓強,平衡向氣體體積減小的方向移動;
(7)若將上述容器改為恒壓容器(反應前體積相同),起始時通入物質的量均為0.1mol的CH4與CO2,相當在原來的基礎上增大壓強,平衡逆向移動;
(8)已知①Fe(s)+CO2(g)?FeO(s)+CO(g)△H1,②Fe(s)+H2O(g)?FeO(s)+H2(g)△H2,據蓋斯定律,①-②得:CO2(g)+H2(g)?CO(g)+H2O(g)△H=△H1-△H2;所以K=$\frac{{K}_{1}}{{K}_{2}}$;K1隨溫度的升高而增大,K2隨溫度升高而減小,則K隨溫度升高而增大,說明正反應吸熱.

解答 解:(1)利用三段式解題法計算   
                CO2(g)+3H2(g)?CH3OH(g)+H2O(g),
開始(mol/L):1        3          0           0
變化(mol/L):0.75     2.25         0.75       0.75 
平衡(mol/L):0.25     0.75          0.75       0.75
前3min內,氫氣的平均反應速率v(H2)=$\frac{3×0.5mol/L}{3min}$=0.5 mol•L-1•min-1
平衡常數等于生成物的濃度冪之積除以反應物的濃度冪之積,則k=$\frac{c(C{H}_{3}OH)c({H}_{2}O)}{c(C{O}_{2}){c}^{3}({H}_{2})}$=$\frac{0.75×0.75}{0.25×0.7{5}^{3}}$=5.33,
故答案為:0.5;5.33 L2•mol-2
(2)要使n(CH3OH)/n(CO2)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n(CH3OH)/n(CO2)減小,故A錯誤;
B.充入惰性氣體使體系壓強增大,但對反應物質來說,濃度沒有變化,平衡不移動,n(CH3OH)/n(CO2)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,n(CH3OH)/n(CO2)增大,故C正確;
D.再充入1mol H2,平衡向正反應方向移動,則n(CH3OH)/n(CO2)增大,故D正確.
故答案為:CD;
(3)t5~t6階段平衡正向進行,改變的是溫度,升溫平衡逆向進行如果增大壓強,平衡正向移動,故選D;
(4)反應達到平衡后,若向反應體系再加入CO2(g)、H2(g)、CH3OH(g)、H2O(g)各1mol,Qc中分母變化大,所以Qc<K,平衡正向移動,故答案為:正向;
(5)a.CO的物質的量不再發生變化,說明達平衡狀態,故正確;   
b.混合氣體的密度一直不發生變化,不一 定是平衡狀態,故錯誤;
c.v(CO2)=$\frac{1}{2}$v(H2)=2v(H2),所以不是平衡狀態,故錯誤;
d.混合氣體壓強不再發生變化,說明物質的量不變,達平衡狀態,故正確;
e.單位時間內生成n mol CH4的同時消耗2nmolH2都反映的量逆向,未體現正與逆的關系,故錯誤;故選:ad;
(6)壓強增大,平衡向逆反應方向移動,甲烷的轉化率變小,故P4>P3>P2>P1,故答案為:P4>P3>P2>P1
(7)若將上述容器改為恒壓容器(反應前體積相同),起始時通入物質的量均為0.1mol的CH4與CO2,相當在原來的基礎上增大壓強,平衡逆向移動,放出的熱量應減小,故答案為:<;
(8)已知①Fe(s)+CO2(g)?FeO(s)+CO(g)△H1,②Fe(s)+H2O(g)?FeO(s)+H2(g)△H2,據蓋斯定律,①-②得:CO2(g)+H2(g)?CO(g)+H2O(g)△H=△H1-△H2;所以K=$\frac{{K}_{1}}{{K}_{2}}$;K1隨溫度的升高而增大,K2隨溫度升高而減小,則K隨溫度升高而增大,說明正反應吸熱,故答案為:吸.

點評 本題考查了平衡受溫度、壓強的影響而移動的問題和平衡狀態的判斷,注意看準圖象是解題的關鍵,難度中等.

練習冊系列答案
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c.A、B、C、D四種元素不能組成離子化合物
d.含B元素的化合物是已知化合物中種類最多的
(2)寫出化合物(BD42A的電子式
(3)在E物質的一個分子里含有一個A原子,一個B原子,一個C原子和一個D原子,四個原子共形成5對共用電子對,寫出此分子的結構式H-S-C≡N,E物質生成的鉀鹽或銨鹽溶液常用檢驗Fe3+(填寫化學符號).
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11.某溶液主要含下表離子中的5種,且各種離子的物質的量均為1mol.
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(4)若向原溶液中加入足量的氫氧化鈉溶液,充分反應后將沉淀過濾,洗滌,干燥并灼燒至恒重,得到固體的質量為120 g.

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