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如何降低大氣中CO2的含量及有效地開發(fā)利用碳資源的研究顯得尤為緊迫。

在催化劑作用下,CO2和H2可以制取甲醇和乙醇。如:2CO2(g)+6H2(g)  CH3CH2OH(g)+3H2O(g) 。

(Ⅰ) 在一定壓強(qiáng)下,利用CO2反應(yīng)制取乙醇,測(cè)得反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如下表。分析表中數(shù)據(jù)回答下列問題:

500

600

700

800

1.5

45

33

20

12

2.0

60

43

28

15

3.0

83

62

37

22

溫度升高,平衡常數(shù)K值將       (填“增大”、“減小”、或“不變”)。提高氫碳比[n(H2)/n(CO2)], 平衡常數(shù)K值將         (填“增大”、“減小”、或“不變”)。

在600K時(shí)反應(yīng)達(dá)到平衡,要使該平衡向右移動(dòng),其它條件不變時(shí),可以采取的措施有

        (填序號(hào))。

A.縮小反應(yīng)器體積  B.通入CO2   C.升高溫度到800K   D.使用合適的催化劑

(Ⅱ)某溫度下,在體積為l L的密閉容器中充入lmol CO2和4mol H2,測(cè)得CO2和CH3OH(g)的濃度隨時(shí)間變化如圖所示。

從反應(yīng)開始到平衡,甲醇的平均反應(yīng)速率v(CH3OH)=                       ;

氫氣的平衡濃度為               mol/L。

 

【答案】

減小 , 不變 ;  AB; 0.075 mol/(L.min); 1.75

【解析】

試題分析:(Ⅰ)根據(jù)表中數(shù)據(jù)可知,隨著溫度的升高,CO2的轉(zhuǎn)化率減小,這說明升高溫度平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng),則正反應(yīng)是放熱反應(yīng),由此升高溫度平衡常數(shù)減小。平衡常數(shù)只與溫度有關(guān)系,由此提高氫碳比[n(H2)/n(CO2)], 平衡常數(shù)K值不變。根據(jù)方程式可知,正反應(yīng)是體積減小的可逆反應(yīng),則縮小容器的體積,增大壓強(qiáng),平衡向正反應(yīng)方向進(jìn)行;通入CO2,增大反應(yīng)物的濃度,平衡向正反應(yīng)方向進(jìn)行;升高溫度,平衡向逆反應(yīng)方向進(jìn)行,催化劑不能改變平衡狀態(tài),所以答案選AB。

(Ⅱ)根據(jù)圖像可知,反應(yīng)進(jìn)行到10min時(shí)物質(zhì)的濃度不再發(fā)生變化,說明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)。此時(shí)生成甲醇的濃度是0.75mol/L,則從反應(yīng)開始到平衡,甲醇的平均反應(yīng)速率v(CH3OH)=0.75mol/L÷10min=0.075 mol/(L·min)。根據(jù)方程式CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g)可知,消耗氫氣的濃度是0.75mol/L×3=2.25mol/L,則剩余氫氣的濃度是4mol/L-2.25mol/L=1.75mol/L。

考點(diǎn):考查化學(xué)平衡常數(shù)的判斷、反應(yīng)速率的計(jì)算以及外界條件對(duì)平衡狀態(tài)的影響

點(diǎn)評(píng):該題是高考中的常見考點(diǎn)和題型,屬于中等難度試題的考查,試題綜合性強(qiáng),側(cè)重對(duì)學(xué)生能力的培養(yǎng)和解題方法的指導(dǎo)與訓(xùn)練,旨在考查學(xué)生靈活運(yùn)用基礎(chǔ)知識(shí)解決實(shí)際問題的能力,有利于培養(yǎng)學(xué)生的邏輯推理能力和發(fā)散思維能力,提升學(xué)生的學(xué)科素養(yǎng)。

 

練習(xí)冊(cè)系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中化學(xué) 來源: 題型:閱讀理解

(2012?信陽(yáng)二模)如何降低大氣中CO2的含量及有效地開發(fā)利用CO2引起了全世界的普遍重視.為減小和消除CO2對(duì)環(huán)境的影響,一方面世界各國(guó)都在限制其排放量,另一方面科學(xué)家加強(qiáng)了對(duì)CO2創(chuàng)新利用的研究.
(1)目前工業(yè)上有一種方法是用CO2來生產(chǎn)燃料甲醇.為探究該反應(yīng)原理,進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn):某溫度下,在容積為2L的密閉容器中,充入1mol CO2和3.25mol H2在一定條件下發(fā)生反應(yīng),測(cè)得CO2、CH3OH(g)和H2O(g)的物質(zhì)的量(n)隨時(shí)間變化如右圖所示:
①?gòu)姆磻?yīng)開始到平衡,氫氣的平均反應(yīng)速率v(H2)=
0.1125mol/(L?min)
0.1125mol/(L?min)

②下列措施中一定不能使CO2的轉(zhuǎn)化率增大的是
ACD
ACD

A.在原容器中再充入1mol CO2        B.在原容器中再充入1mol H2
C.在原容器中充入1mol氦氣         D.使用更有效的催化劑
E.縮小容器的容積                  F.將水蒸氣從體系中分離
(2)常溫常壓下,飽和CO2水溶液的pH=5.6,c(H2CO3)=1.5×10-5mol/L.若忽略水的電離及H2CO3的第二級(jí)電離,則H2CO3?HCO3-+H+的電離平衡常數(shù)K=
4.2×10-7
4.2×10-7
.(已知:10-5.6=2.5×10-6).
(3)標(biāo)準(zhǔn)狀況下,將4.48L CO2通入200mL 1.5mol/L的NaOH溶液,所得溶液中離子濃度由大到小的順序?yàn)?!--BA-->
c(Na+)>c(HCO3-)>c(CO32-)>c(OH-)>c(H+
c(Na+)>c(HCO3-)>c(CO32-)>c(OH-)>c(H+

(4)如圖是甲醇燃料電池(電解質(zhì)溶液為KOH溶液)的結(jié)構(gòu)示意圖,則a處通入的是
甲醇
甲醇
(填“甲醇”或“氧氣”),其電極上發(fā)生的電極反應(yīng)式為
CH3OH+8OH--6e-═CO32-+6H2O
CH3OH+8OH--6e-═CO32-+6H2O

(5)已知,常溫下Ksp(AgCl)=2.0×10-10,Ksp(AgBr)=5.4×10-13.向AgNO3溶液中加入KBr和KCl,當(dāng)兩種沉淀共存時(shí),溶液中c(Br-)和c(Cl-)的比值為
2.7×10-3
2.7×10-3
闂傚倸鍊搁崐鎼佸磹閹间礁纾归柟闂寸绾惧綊鏌熼梻瀵割槮缁炬儳缍婇弻鐔兼⒒鐎靛壊妲紒鐐劤缂嶅﹪寮婚敐澶婄闁挎繂鎲涢幘缁樼厱闁靛牆鎳庨顓㈡煛鐏炲墽娲存鐐达耿閹崇娀顢楁径瀣撴粓姊绘担瑙勫仩闁告柨绉堕幑銏ゅ礃椤斿槈锕傛煕閺囥劌鐏犻柛鎰ㄥ亾婵$偑鍊栭崝锕€顭块埀顒傜磼椤旂厧顣崇紒杈ㄦ尰閹峰懘骞撻幒宥咁棜婵犵數濮伴崹鐓庘枖濞戙埄鏁勯柛鏇ㄥ幗瀹曟煡鏌涢埄鍐姇闁绘挸绻橀弻娑㈩敃閿濆洨鐣洪梺闈╃稻濡炰粙寮诲☉銏℃櫜闁告侗鍠涚涵鈧紓鍌欐祰妞村摜鏁敓鐘茬畺闁冲搫鎳忛ˉ鍫熺箾閹寸偛绗氶柣搴濆嵆濮婄粯鎷呴崨濠冨創闂佹椿鍓欓妶绋跨暦娴兼潙鍐€妞ゆ挾濮寸粊锕傛⒑绾懏褰х紒鐘冲灩缁鈽夐姀鈾€鎷婚梺鍓插亞閸犳捇鍩婇弴鐔翠簻闁哄倸鐏濋顓熸叏婵犲嫮甯涢柟宄版嚇瀹曘劍绻濋崒娑欑暭婵犵數鍎戠徊钘壝洪敃鈧—鍐╃鐎n偅娅滈梺缁樺姈濞兼瑧娆㈤悙鐑樼厵闂侇叏绠戦崝锕傛煥閺囩偛鈧綊鎮¢弴銏$厸闁搞儯鍎辨俊濂告煟韫囨洖校濞e洤锕、鏇㈡晲韫囨埃鍋撻崸妤佺厸閻忕偛澧藉ú鎾煃閵夘垳鐣垫鐐差儏閳规垿宕堕埡鈧竟鏇犵磽閸屾艾鈧绮堟笟鈧、鏍川椤栨稑搴婇梺鍦濠㈡﹢鎮″鈧弻鐔告綇妤e啯顎嶉梺绋匡功閸忔﹢寮婚妶鍥ф瀳闁告鍋涢~顐︽⒑閸涘﹥鐓ラ柟璇х磿閹广垹鈽夊锝呬壕婵炴垶鐟$紓姘舵煟椤撴粌鈧洟婀佸┑鐘诧工缁ㄨ偐鑺辩紒妯镐簻闁哄浂浜炵粙鑽ょ磼缂佹ḿ绠撴い顐g箞椤㈡﹢鎮㈤崜韫埛闂傚倸鍊烽懗鍓佸垝椤栨稓浠氶梺璇茬箰缁绘垿鎮烽埡浣烘殾闁规壆澧楅崐鐑芥煟閹寸們姘跺箯濞差亝鐓熼幖绮瑰墲鐠愨€斥攽椤旂偓鏆┑鈩冩尦瀹曟﹢鍩¢埀顒傛崲閸℃稒鐓熼柟閭﹀幗缂嶆垶绻涢幖顓炴灍妞ゃ劊鍎甸幃娆忣啅椤旂厧澹夋俊鐐€ф俊鍥ㄦ櫠濡ゅ懎绠氶柡鍐ㄧ墛閺呮煡鏌涢妷鈺婃閹兼潙锕濠氬磼濞嗘帒鍘$紓渚囧櫘閸ㄨ泛鐣峰┑瀣櫇闁稿本姘ㄩˇ顓炩攽閻愬弶顥為柟绋挎憸缁牊寰勯幇顓犲帾闂佸壊鍋呯换鍐夐幘瓒佺懓饪伴崟顓犵厑闂侀潧娲ょ€氫即鐛Ο鍏煎磯闁烩晜甯囬崹浠嬪蓟濞戞鐔兼惞鐟欏嫭鍠栨俊鐐€戦崝濠囧磿閻㈢ǹ绠栨繛鍡樻尭缁犵敻鏌熼悜妯诲鞍妞ゆ柨瀚板娲礈瑜忕敮娑㈡煟濡ゅ啫鈻堢€殿喛顕ч埥澶娢熼柨瀣垫綌闂備礁鎲¢〃鍫ュ磻閻愮儤鍊堕柛顐ゅ枔缁犻箖鎮楅悽鐧诲綊顢撳畝鍕厱婵炲棗绻愰弳娆愩亜椤愩垻绠婚柟鐓庣秺瀹曠兘顢橀悪鍛簥濠电姵顔栭崰妤呫€冮崨顓囨稑鈻庨幘鏉戜患闂佸壊鍋呭ú姗€鍩涢幋鐘电=濞达絿娅㈡笟娑欑箾閸喐顥堥柡灞诲姂瀵挳濡搁妶澶婁粣闂備胶绮笟妤呭窗濞戞氨涓嶆繛鎴炃氬Σ鍫熺箾閸℃ê鐏ュ┑顔芥倐閺岋絾鎯旈敍鍕殯闂佺ǹ楠稿畷顒冪亱閻庡厜鍋撻柛鏇ㄥ亞椤斿棗鈹戦悙鍙夆枙濞存粍绻堥崺娑㈠箣閿旂晫鍘卞┑鐐村灦閿曨偊宕濋悢铏圭<闁绘ǹ娅曞畷宀勬煙椤旂瓔娈旀い顐g箞閹剝鎯旈敍鍕綁闂傚倷娴囧銊х矆娴h櫣鐭撻柣鐔煎亰閸ゆ洘銇勯弴妤€浜鹃悗瑙勬礃鐢帡銈导鏉戞そ闁告劦浜滅花銉╂⒒閸屾艾鈧绮堟笟鈧獮鏍敃閵堝棗浠忓銈嗗姧缁犳垹澹曢崸妤佺厵闁诡垱婢樿闂佺ǹ顑傞弲婊呮崲濞戞﹩鍟呮い鏃囧吹閸戝綊姊虹紒妯诲鞍缂佸鍨垮﹢渚€姊洪幐搴g畵闁瑰啿绻橀獮澶愬箹娴e憡鐎梺鍓插亝閹﹪寮崼鐔蜂汗闂傚倸鐗婄粙鎰垝鐠鸿 鏀介柣鎰级閳绘洟鏌涘▎蹇撴殻濠碘€崇摠缁楃喖鍩€椤掆偓椤曪絾绂掔€e灚鏅i梺缁樺姍濞佳囩嵁閹扮増鈷掑ù锝呮啞閸熺偤鏌涢弮鈧崹鍨暦濠靛棭鍚嬪璺侯儏閳ь剙鐖奸弻娑㈩敃閻樻彃濮曢梺绋匡功閺佸骞冨畡鎵虫瀻闊洦鎼╂禒鍓х磽娴f彃浜鹃梺鍛婂姀閺傚倹绂嶅⿰鍫熺厪濠电偛鐏濋崝鐢告椤掑澧い銊e劦閹瑧鎷犺閸氼偊鎮楀▓鍨灆缂侇喗鐟╅妴浣割潨閳ь剟骞冨▎鎾搭棃婵炴垶岣块鍥⒒閸屾艾鈧绮堟笟鈧獮澶愭晸閻樿尙顦梺纭呮彧缁犳垹绮堟径鎰婵烇綆鍓欐俊鑲╃棯閹呯Ш闁哄被鍔戦幃銈夊磼濞戞﹩浼�

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

隨著人類對(duì)溫室效應(yīng)和資源短缺等問題的重視,如何降低大氣中CO2的含量及有效地開發(fā)利用CO2,引起了各國(guó)的普遍關(guān)注
(1)目前工業(yè)上有一種方法是用CO2來生產(chǎn)燃料甲醇.為探究反應(yīng)原理,現(xiàn)進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn):在體積為1L的密閉容器中,充入1mol CO2和3mol H2,一定條件下發(fā)生反應(yīng):
CO2(g)+3H2(g)?CH3OH(g)+H2O(g)△H=-49.0kJ/mol
測(cè)得CO2和CH3OH(g)的濃度隨時(shí)間變化如圖所示.
①反應(yīng)開始到平衡,H2的平均反應(yīng)速率v(H2)=
0.225
0.225
mol/(L?min).H2的轉(zhuǎn)化率為
75%
75%

②下列措施中能使n(CH3OH)/n(CO2)增大的是
CDF
CDF

A、升高溫度                       B、充入He(g),使體系壓強(qiáng)增大
C、將H2O(g)從體系中分離           D、再充入1mol CO2和3mol H2
E、使用催化劑                      F、縮小容器體積
(2)①反應(yīng)進(jìn)行到3分鐘時(shí),同種物質(zhì)的v 與v的關(guān)系:v
v (填>,=,<)
②上述反應(yīng)平衡常數(shù)的表達(dá)式為
c(CH3OH)?c(H2O)
c(CO2)?c3(H2)
,
c(CH3OH)?c(H2O)
c(CO2)?c3(H2)
,
,經(jīng)計(jì)算該溫度下此反應(yīng)平衡常數(shù)的數(shù)值為
16
3
16
3
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:閱讀理解

(2012?棗莊二模)碳和碳的化合物在人類生產(chǎn)、生活中的應(yīng)用非常廣泛,如何降低大氣中CO2的含量及有效地開發(fā)利用CO2,引起了各國(guó)的普遍重視.
(1)化學(xué)與以節(jié)能減排為基礎(chǔ)的低碳經(jīng)濟(jì)密切相關(guān).下列做法違背發(fā)展低碳經(jīng)濟(jì)的是
B
B
(填序號(hào))
A.提高原子利用率,發(fā)展綠色化學(xué)
B.大力發(fā)展汽車產(chǎn)業(yè),鼓勵(lì)市民購(gòu)買家用汽車
C.推廣煤的氣化、液化技術(shù),提供清潔高效燃料
D.開發(fā)利用太陽(yáng)能、風(fēng)能、氫能、核能等能源
(2)在載人航天器的生態(tài)系統(tǒng)中,不僅要求分離除去CO2,還要求提供充足的O2.某種電化學(xué)裝置可實(shí)現(xiàn)如下轉(zhuǎn)化:2CO2═2CO+O2,CO可用作燃料.已知該反應(yīng)的陽(yáng)極反應(yīng)式為:4OH--4e-→O2↑+2H2O,則陰極反應(yīng)式為
2CO2+4e-+2H2O=2CO+4OH-
2CO2+4e-+2H2O=2CO+4OH-

(3)CO2可轉(zhuǎn)化成有機(jī)物實(shí)現(xiàn)碳循環(huán).在體積為lL的密閉容器中,充入1mol CO2和3mol H2,一定條件下發(fā)生反應(yīng):
CO2(g)+3H2(g)?CH3OH(g)+H2O(g)△H=-49.0kJ?mol-1,
則得CO2和CH2OH(g)的濃度隨時(shí)間變化如圖所示.
①?gòu)?min到8min,v(H2)=
0.15mol/(L?min),
0.15mol/(L?min),

②能說明上述反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)的是
D
D
(填編號(hào)).
A.反應(yīng)中CO2與CH2OH的物質(zhì)的量濃度之比為1:1(即圖中交叉點(diǎn))
B.混合氣體的密度不隨時(shí)聞的變化而變化
C.單位時(shí)間內(nèi)每消耗3mol H2,同時(shí)生成1mol H2O
D.CO2的體積分?jǐn)?shù)在混合氣體中保持不變
(4)已知:
①C(s)+O2(g)═CO2(g),△H1=-437.3kJ?mol-1
②2H2(g)+O2(g)═2H2O(g),△H2=-571.6kJ?mol-1
③2CO(g)+O2(g)═2CO2(g),△H3=-566.0kJ?mol-1
則:C(s)+H2O(g)═CO(g)+H2(g),△H=
+131.5kJ?mol-1
+131.5kJ?mol-1

(5)某文獻(xiàn)報(bào)道:在30℃、30MPa條件下,以Fe、COCl2作催化劑,CO2和H2反應(yīng)生成丁烷和戊烷.假定在一容器中充入一定量的CO2和H2,加入催化劑,若CO2和H2的轉(zhuǎn)化率均為100%,產(chǎn)物只有丁烷和戊烷,
n(H2)n(CO2)
=a,則a的取值范圍為
3.2<a<3.25
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:閱讀理解

(2011?天河區(qū)一模)如何降低大氣中CO2的含量及有效地開發(fā)利用CO2,已受到各國(guó)的普遍重視.
(1)目前工業(yè)上有一種方法是用CO2來生產(chǎn)燃料甲醇.為探究反應(yīng)原理,現(xiàn)進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn),在體積為1L的密閉容器中,充入1mol CO2和3mol H2,一定條件下發(fā)生反應(yīng):CO2(g)+3H2(g)?CH3OH(g)+H2O(g),△H=-49.0kJ/mol測(cè)得CO2和CH3OH(g)的濃度隨時(shí)間變化如圖所示.
①?gòu)姆磻?yīng)開始到平衡,氫氣的平均反應(yīng)速率v(H2)=
0.45
0.45
mol/(L?min).
②該反應(yīng)的平衡常數(shù)表達(dá)式為
k=
c(CH3OH)c(H2O)
c(CO2)c3(H2)
k=
c(CH3OH)c(H2O)
c(CO2)c3(H2)

③其它條件不變,下列措施中能使
n(CH3OH)/n(CO2)增大的是
BC
BC

A.升高溫度                          B.再充入1mol CO2和3mol H2
C.將H2O(g)從體系中分離              D.充入He(g),使體系壓強(qiáng)增大
(2)CO2是典型的酸性氧化物,能轉(zhuǎn)化為其它物質(zhì).
①利用CO2可制得純堿,純堿溶液PH
大于
大于
7(填大于、等于、小于);原因是(用離子反應(yīng)方程式表示)
CO32-+H2OHCO3-+OH-
CO32-+H2OHCO3-+OH-

②一定溫度下,在碳酸鈣飽和溶液中滴加飽和碳酸鈉溶液,觀察到的現(xiàn)象是
有沉淀析出
有沉淀析出
;產(chǎn)生此現(xiàn)象的原因是
飽和碳酸溶液中存在CaCO3(ag)Ca2+(aq)+CO32-(aq),加入在碳酸鈣飽和溶液中滴加飽和碳酸鈉溶液,溶液中c(CO32-)增大,平衡向逆方向移動(dòng)
飽和碳酸溶液中存在CaCO3(ag)Ca2+(aq)+CO32-(aq),加入在碳酸鈣飽和溶液中滴加飽和碳酸鈉溶液,溶液中c(CO32-)增大,平衡向逆方向移動(dòng)

(3)在載人航天器的生態(tài)系統(tǒng)中,不僅要求分離除去CO2,還要求提供充足的O2.某種電化學(xué)裝置可實(shí)現(xiàn)如下轉(zhuǎn)化:2CO2=2CO+O2 ,CO可用作燃料.已知該反應(yīng)的陽(yáng)極反應(yīng)為:4OH--4e-=O2↑+2H2O則陰極反應(yīng)式為:
CO2+2e-+H2O=CO+2OH-
CO2+2e-+H2O=CO+2OH-
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

(2009?鎮(zhèn)江一模)隨著人類對(duì)溫室效應(yīng)和資源短缺等問題的重視,如何降低大氣中CO2的含量及有效地開發(fā)利用CO2,引起了各國(guó)的普遍重視.
(1)目前工業(yè)上有一種方法是用CO2來生產(chǎn)燃料甲醇.為探究反應(yīng)原理,現(xiàn)進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn):在體積為1L的密閉容器中,充入1mol CO2和3mol H2,一定條件下發(fā)生反應(yīng):CO2(g)+3H2(g)?CH3OH(g)+H2O(g)△H=-49.0kJ/mol,測(cè)得CO2和CH3OH(g)的濃度隨時(shí)間變化如圖所示.

①?gòu)姆磻?yīng)開始到平衡,氫氣的平均反應(yīng)速率v(H2)=
0.225
0.225
mol/(L?min).
②該反應(yīng)的平衡常數(shù)表達(dá)式為
k=
c(CH3OH)×c(H2O)
c(CO2)×c3(H2)
k=
c(CH3OH)×c(H2O)
c(CO2)×c3(H2)

③下列措施中能使n(CH3OH)/n(CO2)增大的是
C、D
C、D

A.升高溫度                  B.充入He(g),使體系壓強(qiáng)增大
C.將H2O(g)從體系中分離     D.再充入1mol CO2和3mol H2
(2)在載人航天器的生態(tài)系統(tǒng)中,不僅要求分離去除CO2,還要求提供充足的O2.某種電化學(xué)裝置可實(shí)現(xiàn)如下轉(zhuǎn)化:2CO2=2CO+O2,CO可用作燃料.已知該反應(yīng)的陽(yáng)極反應(yīng)為:4OH--4e-=O2↑+2H2O,則陰極反應(yīng)式為:
2CO2+4e-+2H2O=2 CO+4OH-
2CO2+4e-+2H2O=2 CO+4OH-

有人提出,可以設(shè)計(jì)反應(yīng)2CO=2C+O2(△H>0、△S<0)來消除CO的污染.請(qǐng)你判斷是否可行并說出理由:
不可行,該反應(yīng)是一個(gè)焓增、熵減的反應(yīng),任何情況下不能自發(fā)進(jìn)行
不可行,該反應(yīng)是一個(gè)焓增、熵減的反應(yīng),任何情況下不能自發(fā)進(jìn)行
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