Question

（2008?安慶模擬）Ⅰ．由于溫室效應(yīng)和資源短缺等問題，如何降低大氣中的CO₂含量并加以開發(fā)利用，引起了各國的普遍重視．目前工業(yè)上有一種方法是用CO₂生產(chǎn)燃料甲醇．一定條件下發(fā)生反應(yīng)：CO₂（g）+3H₂（g）CH₃OH（g）+H₂O（g），如右上圖表示該反應(yīng)進(jìn)行過程中能量（單位為kJ?mol^-1）的變化．
（1）為探究反應(yīng)原理，現(xiàn)進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn)：T₁℃時(shí)，在體積為1L的密閉容器中，充入1mol CO₂和3mol H₂，測得CO₂和CH₃OH（g）的濃度隨時(shí)間變化如右下圖所示．從反應(yīng)開始到平衡，用氫氣濃度變化表示的平均反應(yīng)速率v（H₂）=

0.225

mol?L^-1?min^-1．
（2）該反應(yīng)平衡常數(shù)K的表達(dá)式為

5.3

．
（3）溫度變?yōu)門₂℃（T₁＞T₂），平衡常數(shù)K

增大

（填“增大”、“不變”或“減小”）．
（4）不能判斷該反應(yīng)是否達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)的依據(jù)是

D

．
A．容器中壓強(qiáng)不變        B．混合氣體中  c（CO₂）不變
C．v_正（H₂）=v_逆（H₂O）    D．c（CO₂）=c（CO）
（5）下列措施中能使n（CH₃OH）/n（CO₂）增大的有

CD

．
A．升高溫度；      B．加入催化劑；    C．將H₂O（g）從體系中分離；
D．再充入1molCO₂和3molH₂；   E．充入He（g），使體系總壓強(qiáng)增大．
Ⅱ．在溫度t℃下，某NaOH的稀溶液中c（H⁺）=10^-amol/L，c（OH^-）=10^-bmol/L，已知a+b=12
該溫度下水的離子積K_w=

1×10^-12

；t

大于

25℃（填“大于”、“小于”或“等于”）．向該溶液中逐滴加入pH=c的鹽酸（t℃），測得混合溶液的部分pH如表所示．

序號	NaOH溶液的體積/mL	鹽酸的體積/mL	溶液的pH
①	20.00	0.00	8
②	20.00	20.00	6

假設(shè)溶液混合前后的體積變化忽略不計(jì)，則c為

4

．

Answer 1

分析：Ⅰ．（1）由圖象可知v（CO₂），根據(jù)反應(yīng)速率之比等于化學(xué)計(jì)量數(shù)之比計(jì)算氫氣的反應(yīng)速率；
（2）計(jì)算出平衡時(shí)各物質(zhì)的濃度，根據(jù)平衡常數(shù)表達(dá)式計(jì)算；
（3）根據(jù)該反應(yīng)進(jìn)行過程中能量（單位為kJ?mol^-1）的變化圖判斷反應(yīng)為放熱反應(yīng)以及溫度對化學(xué)平衡的影響；
（4）根據(jù)平衡時(shí)正逆反應(yīng)速率相等，各物質(zhì)的濃度不變分析；
（5）為使甲醇與二氧化碳的物質(zhì)的量比值增大，應(yīng)使平衡向正反應(yīng)方向移動，或增加甲醇的物質(zhì)的量；
Ⅱ．根據(jù)水的離子積公式進(jìn)行計(jì)算；根據(jù)溶液的pH判斷溶液呈中性進(jìn)行計(jì)算；

解答：解：Ⅰ．（1）由圖象可知v（CO2）=

0.75mol/L

10min

=0.075mol/（L?min），根據(jù)反應(yīng)速率之比等于化學(xué)計(jì)量數(shù)之比可知v（H₂）=3v（CO₂）=3×0.075mol/（L?min）=0.225 mol/（L?min），故答案為：0.225 mol/（L?min）．
（2）CO₂（g）+3H₂（g）      CH₃OH（g）+H₂O（g），
起始：1mol      3mol               0         0
轉(zhuǎn)化：0.75mol   2.25mol           0.75mol    0.75mol
平衡：0.25mol   0.75mol           0.75mol    0.75mol
達(dá)到平衡時(shí)，c（CO₂）=0.25mol/L，c（H₂）=0.75mol/L，c（CH₃OH）=0.75mol/L，c（H₂O）=0.75mol/L，在該條件下，反應(yīng)的平衡常數(shù)K=

C(CH3OH)C(H2O)

C(CO2)C3(H2)

=

0.75×0.75

0.25×0.753

=5.3，故答案為：5.3；
（3）溫度降低，平衡向放熱的方向移動即正反應(yīng)方向，所以平衡常數(shù)增大，故答案為：增大；
（4）A、由于氣體反應(yīng)前后的化學(xué)計(jì)量數(shù)不等，所以容器中壓強(qiáng)不變能作為判斷的依據(jù)，故A正確；
B、當(dāng)達(dá)到化學(xué)平衡時(shí)，混合氣體中c（CO₂）不變，故B正確；
C、V正（H₂）=V逆（H₂O），說明達(dá)到平衡狀態(tài)，故C正確；
D、c（CO₂）與c（CO）的大小關(guān)系取決于反應(yīng)起始時(shí)的物質(zhì)的量的多少，不能作為判斷是否達(dá)到平衡的依據(jù)，故D錯(cuò)誤，
故選：D；
（5）A、升高溫度，平衡向逆反應(yīng)方向移動，甲醇與二氧化碳的物質(zhì)的量比值減小，故A錯(cuò)誤；
B、充入He（g），使體系壓強(qiáng)增大，但對反應(yīng)物質(zhì)沒有影響，平衡不移動，二者比值不變，故B錯(cuò)誤；
C、將H₂O（g）從體系中分離，生成物的濃度減小，平衡向正反應(yīng)方向移動，二者比值變大，故C正確；
D、再充入l mol CH₃OH（g），反應(yīng)雖然向逆反應(yīng)方向移動，但反應(yīng)的比增加的少，二者比值增大，故D正確；
E、充入He（g），使體系總壓強(qiáng)增大，但平衡不移動，故E錯(cuò)誤；
故答案為：CD；
Ⅱ．因水的離子積K_w=c（H⁺）c（OH^-）=10^-a×10^-b=10^-（a+b）=1×10^-12＞1×10^-14，因溫度下水的離子積1×10^{-12，溶液呈中性時(shí)PH=6}，由①可知c（OH^-）=10^-4 mol/L，
根據(jù)     H⁺+OH^-=H^₂O
   20.00mL×10^-Cmol/L     20.00mL×10^-4mol/L 
解得C=4，
故答案為：1×10^-12；大于；4；

點(diǎn)評：本題考查化學(xué)平衡狀態(tài)的判斷以及有關(guān)計(jì)算，題目難度不大，注意平衡狀態(tài)、水的離子積K_w的計(jì)算和利用．