题目

题型：不详难度：来源：

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），△H＜0
（1）该反应平衡常数K的表达式为______．温度降低，平衡常数K______（填“增大”、“不变”或“减小”）．
（2）为探究反应原理，现进行如下实验：在体积为1L的密闭容器中，充入1molCO₂和3molH₂，测得CO₂和CH₃OH（g）的浓度随时间变化如图1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）为______．
（3）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1mol CO₂和3mol H₂；
E．充入He（g），使体系总压强增大．
（4）如图2所示，在甲、乙两容器中分别充入物质的量之比为1：3的CO₂和H₂，使甲、乙两容器初始容积相等．在相同温度下发生反应，并维持反应过程中温度不变．甲和乙相比，转化程度更大的是______，且知乙容器中CO₂的转化率随时间变化的图象如图3所示，请在图3中画出甲容器中CO₂的转化率随时间变化的图象．并请说明以CO₂为原料生产燃料甲醇的优点是______（写出一条即可）．

Ⅱ：一定常温下，FeS的K_SP=2.5×10^-18，H₂S饱和溶液在该温度下，[H⁺]与[S^2-]存在着以下关系：[H⁺]²•[S^2-]=1.0×10^-21．在该温度下，将适量FeS投入H₂S饱和溶液中，欲使溶液中[Fe²⁺]达到1mol/L，应调节溶液的pH为______（用对数形式表示）．（写出计算过程）

答案

（1）已知CO₂（g）+3H₂（g）⇌CH₃OH（g）+H₂O（g），△H＜0，则其平衡常数的表达式为：K=

c(CH3OH)•c(H2O)

c(CO2)•c3(H2)

；已知该反应正方向为放热方向，所以降低温度平衡正移，则平衡常数K增大，
故答案为：K=

c(CH3OH)•c(H2O)

c(CO2)•c3(H2)

；增大；
（2）从反应开始到平衡，v（CO₂）=

1mol/L-0.25mol/L

10min

=0.075mol•L^-1•min^-1，速率之比等于化学计量数之比，故v（H₂）=3×0.075mol•L^-1•min^-1=0.225 mol•L^-1•min^-1，故答案为：0.225 mol•L^-1•min^-1；
（3）要使

n(CH3OH)

n(CO2)

增大，应使平衡向正反应方向移动，
A．因正反应放热，升高温度平衡向逆反应方向移动，则

n(CH3OH)

n(CO2)

减小，故A错误；
B．加入催化剂，平衡不移动，则n

n(CH3OH)

n(CO2)

不变，故B错误；
C．将H₂O（g）从体系中分离，平衡向正反应方法移动，则

n(CH3OH)

n(CO2)

增大，故C正确；
D．再充入1mol CO₂和3mol H₂，等效于在原来基础上缩小体积一半，压强增大，平衡向正反应方向移动，则

n(CH3OH)

n(CO2)

增大，故D正确；
E．充入He（g），使体系压强增大，但对反应物质来说，浓度没有变化，平衡不移动，

n(CH3OH)

n(CO2)

不变，故E错误；
故答案为：CD；
（4）在甲、乙两容器中分别充入物质的量之比为1：3 的CO₂和H₂，使甲、乙两容器初始容积相等，由图可知，甲的压强不变，乙的体积不变，由反应可知乙的压强会减小，则甲的压强大于乙的压强，所以甲容器中CH₄的转化率大；由于甲中压强大，则甲的反应速率快，达到平衡的时间短，所以甲容器中CO₂的转化率随时间变化的图象为：；以CO₂为原料生产燃料甲醇，能使CO₂废弃物利用，有利于环保，
故答案为：甲；；废弃物利用，有利于环保；
Ⅱ：要使溶液中[Fe²⁺]达到1mol/L，则[S^2-]=

Ksp

[Fe2+]

=2.5×10^-18mol/L，已知H₂S饱和溶液在该温度下，[H⁺]与[S^2-]存在着以下关系：[H⁺]²•[S^2-]=1.0×10^-21，所以溶液中[H⁺]=2×10^-2mol/L，则pH=2-lg2，
故答案为：2-lg2．