Question

【題目】請回答下列問題：

(1)在體積為1L的恒容密閉容器中，充入1 mol CO2和3 mol 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所示。

①氫氣的轉化率＝__________________；

②該反應的平衡常數為___________（保留小數點后2位）；

③下列措施中能使平衡體系中n(CH3OH)／n(CO2)增大的是___________。

A．升高溫度 B．充入He(g)，使體系壓強增大

C．將H2O(g)從體系中分離出去 D．再充入1mol CO2和3mol H2

④當反應達到平衡時，H2的物質的量濃度為c1，然后向容器中再加入一定量H2，待反應再一次達到平衡后，H2的物質的量濃度為c2。則c1______c2的關系（填＞、＜、＝）。

(2)利用太陽能直接分解水制氫，是最具吸引力的制氫途徑，其能量轉化形式為_______。

(3)CrO42和Cr2O72在溶液中可相互轉化。室溫下，初始濃度為1.0 mol·L1的Na2CrO4溶液中c(Cr2O72) 隨c(H+)的變化如圖所示。①離子方程式表示Na2CrO4溶液中的轉化反應_________________。②由圖可知，溶液酸性增大，CrO42的平衡轉化率____(填“增大“減小”或“不變”)。

Answer 1

【答案】75% 5.33 C、D ＜ 光能轉化為化學能 2CrO42-+2H＋Cr2O72-+H2O 增大

【解析】

(1) ① 根據圖示，達到平衡時，甲醇濃度的變化量為0.75 mol·L－1，則氫氣濃度的變化量為2.25 mol·L－1；②利用“三段式”計算平衡常數；③平衡正向移動，能使平衡體系中增大；④根據勒夏特列原理分析；

(2) 利用太陽能直接分解水制氫，把太陽能轉化為化學能儲存起來。

(3)根據圖示，氫離子濃度越大，CrO42轉化為Cr2O72的越多。

(1) ① 根據圖示，達到平衡時，甲醇濃度的變化量為0.75 mol·L－1，則氫氣濃度的變化量為2.25 mol·L－1，所以氫氣的轉化率＝75% ；

② CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+ H2O(g)

開始 1 3 0 0

轉化 0.75 2.25 0.75 0.75

平衡 0.25 0.75 0.75 0.75

5.33；

③A．CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+ H2O(g)正反應放熱，升高溫度，平衡逆向移動，減小，故不選A；

B．充入He(g)，使體系壓強增大，反應體系各物質濃度不變，平衡不移動，不變，故不選B；

C．將H2O(g)從體系中分離出去，水濃度減小，平衡正向移動，增大，故選C；

D．再充入1mol CO2和3mol H2，相當于加壓，增大，故選D；

④當反應達到平衡時，H2的物質的量濃度為c1，然后向容器中再加入一定量H2，氫氣濃度增大，平衡正向移動，根據勒夏特列原理，平衡移動減弱這種改變，但不消除這種改變，待反應再一次達到平衡后，H2的物質的量濃度c2＞c1；

(2) 利用太陽能直接分解水制氫，把太陽能轉化為化學能，其能量轉化形式為光能轉化為化學能。

(3) Na2CrO4在溶液中的轉化反應為2CrO42-+2H＋Cr2O72-+H2O。

根據圖示，氫離子濃度越大， Cr2O72的濃度越大，所以溶液酸性增大，CrO42的平衡轉化率增大。