Question

Ⅰ．由于温室效应和资源短缺等问题，如何降低大气中的CO₂含量并加以开发利用，引起了各国的普遍重视．目前工业上有一种方法是用CO₂生产燃料甲醇．一定条件下发生反应：CO₂（g）+3H₂（g）CH₃OH（g）+H₂O（g），如右上图表示该反应进行过程中能量的变化．
（1）为探究反应原理，现进行如下实验：T₁℃时，在体积为1L的密闭容器中，充入1mol CO₂和3mol H₂，测得CO₂和CH₃OH（g）的浓度随时间变化如右下图所示．从反应开始到平衡，用氢气浓度变化表示的平均反应速率v（H₂）=    mol?L^-1?min^-1．
（2）该反应平衡常数K的表达式为    ．
（3）温度变为T₂℃（T₁＞T₂），平衡常数K    （填“增大”、“不变”或“减小”）．
（4）不能判断该反应是否达到化学平衡状态的依据是    ．
A．容器中压强不变        B．混合气体中  c（CO₂）不变
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    ．
A．升高温度；      B．加入催化剂；    C．将H₂O（g）从体系中分离；
D．再充入1molCO₂和3molH₂；   E．充入He（g），使体系总压强增大．
Ⅱ．在温度t℃下，某NaOH的稀溶液中c（H⁺）=10^-amol/L，c（OH^-）=10^-bmol/L，已知a+b=12
该温度下水的离子积K_w=    ；t    25℃（填“大于”、“小于”或“等于”）．向该溶液中逐滴加入pH=c的盐酸（t℃），测得混合溶液的部分pH如表所示．

序号	NaOH溶液的体积/mL	盐酸的体积/mL	溶液的pH
①	20.00	0.00	8
②	20.00	20.00	6

假设溶液混合前后的体积变化忽略不计，则c为    ．

Answer 1

【答案】分析：Ⅰ．（1）由图象可知v（CO₂），根据反应速率之比等于化学计量数之比计算氢气的反应速率；
（2）计算出平衡时各物质的浓度，根据平衡常数表达式计算；
（3）根据该反应进行过程中能量（单位为kJ?mol^-1）的变化图判断反应为放热反应以及温度对化学平衡的影响；
（4）根据平衡时正逆反应速率相等，各物质的浓度不变分析；
（5）为使甲醇与二氧化碳的物质的量比值增大，应使平衡向正反应方向移动，或增加甲醇的物质的量；
Ⅱ．根据水的离子积公式进行计算；根据溶液的pH判断溶液呈中性进行计算；
解答：解：Ⅰ．（1）由图象可知v（CO2）==0.075mol/（L?min），根据反应速率之比等于化学计量数之比可知v（H₂）=3v（CO₂）=3×0.075mol/（L?min）=0.225 mol/（L?min），故答案为：0.225 mol/（L?min）．
（2）CO₂（g）+3H₂（g）      CH₃OH（g）+H₂O（g），
起始：1mol      3mol               0         0
转化：0.75mol   2.25mol           0.75mol    0.75mol
平衡：0.25mol   0.75mol           0.75mol    0.75mol
达到平衡时，c（CO₂）=0.25mol/L，c（H₂）=0.75mol/L，c（CH₃OH）=0.75mol/L，c（H₂O）=0.75mol/L，在该条件下，反应的平衡常数K===5.3，故答案为：5.3；
（3）温度降低，平衡向放热的方向移动即正反应方向，所以平衡常数增大，故答案为：增大；
（4）A、由于气体反应前后的化学计量数不等，所以容器中压强不变能作为判断的依据，故A正确；
B、当达到化学平衡时，混合气体中c（CO₂）不变，故B正确；
C、V正（H₂）=V逆（H₂O），说明达到平衡状态，故C正确；
D、c（CO₂）与c（CO）的大小关系取决于反应起始时的物质的量的多少，不能作为判断是否达到平衡的依据，故D错误，
故选：D；
（5）A、升高温度，平衡向逆反应方向移动，甲醇与二氧化碳的物质的量比值减小，故A错误；
B、充入He（g），使体系压强增大，但对反应物质没有影响，平衡不移动，二者比值不变，故B错误；
C、将H₂O（g）从体系中分离，生成物的浓度减小，平衡向正反应方向移动，二者比值变大，故C正确；
D、再充入l mol CH₃OH（g），反应虽然向逆反应方向移动，但反应的比增加的少，二者比值增大，故D正确；
E、充入He（g），使体系总压强增大，但平衡不移动，故E错误；
故答案为：CD；
Ⅱ．因水的离子积K_w=c（H⁺）c（OH^-）=10^-a×10^-b=10^-（a+b）=1×10^-12＞1×10^-14，因温度下水的离子积1×10^{-12，溶液呈中性时PH=6}，由①可知c（OH^-）=10^-4 mol/L，
根据     H⁺+OH^-=H^₂O
   20.00mL×10^-Cmol/L     20.00mL×10^-4mol/L 
解得C=4，
故答案为：1×10^-12；大于；4；
点评：本题考查化学平衡状态的判断以及有关计算，题目难度不大，注意平衡状态、水的离子积K_w的计算和利用．