题目

近日IPCC发布了由来自40个国家的91位科学家编写的《全球升温1.5℃特别报告》，温室效应引发的环境问题日益严重，物种灭绝，洪灾、旱灾、粮食欠收等自然灾害发生频率不断增加，的减排和综合利用是解决温室及能源问题的有效途径。可转化成有机物实现碳循环。在体积为1L的密闭容器中，充入1mol和3mol，一定条件下反应：，测得和的浓度随时间变化如图所示。（1）从3min到9min，1。（2）该反应的平衡常数为2。（3）下列说法正确的是（）A. 混合气体的密度不随时间的变化而变化，则说明上述反应达到平衡状态B. 平衡时的转化率为C. 平衡时混合气体中的体积分数是D. 该条件下，第9min时大于第3min时。工业中，和在催化剂作用下可发生两个平行反应，分别生成和。反应A：反应B：控制和初始投料比为1：3时，温度对平衡转化率及甲醇和产率的影响如下图所示。（1）由图可知温度升高的产率上升，其主要原因可能是。（2）由图可知获取最适宜的温度是。下列措施有利于提高转化为的平衡转化率的有（填字母）。A. 使用催化剂B. 增大体系压强C. 增大和的初始投料比D. 投料比不变和容器体积不变，增加反应物的浓度

近日IPCC发布了由来自40个国家的91位科学家编写的《全球升温1.5℃特别报告》，温室效应引发的环境问题日益严重，物种灭绝，洪灾、旱灾、粮食欠收等自然灾害发生频率不断增加， $%7B%5Cmathrm%7BCO%7D%7D_%7B2%7D$ 的减排和综合利用是解决温室及能源问题的有效途径。

$%7B%5Cmathrm%7BCO%7D%7D_%7B2%7D$ 可转化成有机物实现碳循环。在体积为1L的密闭容器中，充入1mol $%7B%5Cmathrm%7BCO%7D%7D_%7B2%7D$ 和3mol $%7B%5Cmathrm%7BH%7D%7D_%7B2%7D$ ，一定条件下反应： $%7B%5Cmathrm%7BCO%7D%7D_%7B2%7D%5Cleft%28%5Cmathrm%7Bg%7D%5Cright%29%2B3%7B%5Cmathrm%7BH%7D%7D_%7B2%7D%5Cleft%28%5Cmathrm%7Bg%7D%5Cright%29%5Cstackrel%7B%5C%2C%7D%7B%5Crightleftharpoons%20%7D%7B%5Cmathrm%7BCH%7D%7D_%7B3%7D%5Cmathrm%7BOH%7D%5Cleft%28%5Cmathrm%7Bg%7D%5Cright%29%2B%7B%5Cmathrm%7BH%7D%7D_%7B2%7D%5Cmathrm%7BO%7D%5Cleft%28%5Cmathrm%7Bg%7D%5Cright%29$ ，测得 $%7B%5Cmathrm%7BCO%7D%7D_%7B2%7D$ 和 $%7B%5Cmathrm%7BCH%7D%7D_%7B3%7D%5Cmathrm%7BOH%7D%5Cleft%28%5Cmathrm%7Bg%7D%5Cright%29$ 的浓度随时间变化如图所示。

（1）从3min到9min， $%5Cmathrm%7Bv%7D%5Cleft%28%7B%5Cmathrm%7BH%7D%7D_%7B2%7D%5Cright%29%3D$ 1 $%5Cmathrm%7Bmol%7D%5Ccdot%20%7B%5Cmathrm%7BL%7D%7D%5E%7B-1%7D%5Ccdot%20%7B%5Cmathrm%7Bmin%7D%7D%5E%7B-1%7D$ 。

（2）该反应的平衡常数为2。

（3）下列说法正确的是（）

A. 混合气体的密度不随时间的变化而变化，则说明上述反应达到平衡状态

B. 平衡时 $%7B%5Cmathrm%7BCO%7D%7D_%7B2%7D$ 的转化率为 $75%5C%25$

C. 平衡时混合气体中 $%7B%5Cmathrm%7BCH%7D%7D_%7B3%7D%5Cmathrm%7BOH%7D%5Cleft%28%5Cmathrm%7Bg%7D%5Cright%29$ 的体积分数是 $30%5C%25$

D. 该条件下，第9min时 $%7B%5Cmathrm%7Bv%7D%7D_%7B%5Cmathrm%7B%E9%80%86%7D%7D%5Cleft%28%7B%5Cmathrm%7BCH%7D%7D_%7B3%7D%5Cmathrm%7BOH%7D%5Cright%29$ 大于第3min时 $%7B%5Cmathrm%7Bv%7D%7D_%7B%E6%AD%A3%7D%5Cleft%28%7B%5Cmathrm%7BC%7D%5Cmathrm%7BH%7D%7D_%7B3%7D%5Cmathrm%7BO%7D%5Cmathrm%7BH%7D%5Cright%29$ 。

工业中， $%7B%5Cmathrm%7BCO%7D%7D_%7B2%7D$ 和 $%7B%5Cmathrm%7BH%7D%7D_%7B2%7D$ 在催化剂 $%5Cmathrm%7BCu%7D%2F%5Cmathrm%7BZnO%7D$ 作用下可发生两个平行反应，分别生成 $%7B%5Cmathrm%7BCH%7D%7D_%7B3%7D%5Cmathrm%7BOH%7D$ 和。

反应A： $%7B%5Cmathrm%7BCO%7D%7D_%7B2%7D%5Cleft%28%5Cmathrm%7Bg%7D%5Cright%29%2B3%7B%5Cmathrm%7BH%7D%7D_%7B2%7D%5Cleft%28%5Cmathrm%7Bg%7D%5Cright%29%5Cstackrel%7B%5C%2C%7D%7B%5Crightleftharpoons%20%7D%7B%5Cmathrm%7BCH%7D%7D_%7B3%7D%5Cmathrm%7BOH%7D%5Cleft%28%5Cmathrm%7Bg%7D%5Cright%29%2B%7B%5Cmathrm%7BH%7D%7D_%7B2%7D%5Cmathrm%7BO%7D%5Cleft%28%5Cmathrm%7Bg%7D%5Cright%29$

反应B： $%7B%5Cmathrm%7BCO%7D%7D_%7B2%7D%5Cleft%28%5Cmathrm%7Bg%7D%5Cright%29%2B%7B%5Cmathrm%7BH%7D%7D_%7B2%7D%5Cleft%28%5Cmathrm%7Bg%7D%5Cright%29%5Cstackrel%7B%5C%2C%7D%7B%5Crightleftharpoons%20%7D%5Cmathrm%7BCO%7D%5Cleft%28%5Cmathrm%7Bg%7D%5Cright%29%2B%7B%5Cmathrm%7BH%7D%7D_%7B2%7D%5Cmathrm%7BO%7D%5Cleft%28%5Cmathrm%7Bg%7D%5Cright%29$

控制 $%7B%5Cmathrm%7BCO%7D%7D_%7B2%7D$ 和 $%7B%5Cmathrm%7BH%7D%7D_%7B2%7D$ 初始投料比为1：3时，温度对 $%7B%5Cmathrm%7BCO%7D%7D_%7B2%7D$ 平衡转化率及甲醇和产率的影响如下图所示。

（1）由图可知温度升高的产率上升，其主要原因可能是____。

（2）由图可知获取 $%7B%5Cmathrm%7BCH%7D%7D_%7B3%7D%5Cmathrm%7BOH%7D$ 最适宜的温度是____。下列措施有利于提高 $%7B%5Cmathrm%7BCO%7D%7D_%7B2%7D$ 转化为 $%7B%5Cmathrm%7BCH%7D%7D_%7B3%7D%5Cmathrm%7BOH%7D$ 的平衡转化率的有____（填字母）。

A. 使用催化剂

B. 增大体系压强

C. 增大 $%7B%5Cmathrm%7BCO%7D%7D_%7B2%7D$ 和 $%7B%5Cmathrm%7BH%7D%7D_%7B2%7D$ 的初始投料比

D. 投料比不变和容器体积不变，增加反应物的浓度

题目解答

答案

1. 【答案】

（1）0.125；

（2）5.3；

（3）BC

【解析】

（1）3min到9min， $%7B%5Cmathrm%7BCO%7D%7D_%7B2%7D$ 浓度变化为 $0.5%5Cmathrm%7Bmol%7D%2F%5Cmathrm%7BL%7D-0.25%5Cmathrm%7Bmol%7D%2F%5Cmathrm%7BL%7D%3D0.25%5Cmathrm%7Bmol%7D%2F%5Cmathrm%7BL%7D$ ， $%7B%5Cmathrm%7BCO%7D%7D_%7B2%7D$ 反应速率为： $%5Cdfrac%7B0.25%5Cmathrm%7Bmol%7D%2F%5Cmathrm%7BL%7D%7D%7B9%5Cmathrm%7Bmin%7D-3%5Cmathrm%7Bmin%7D%7D%3D%5Cdfrac%7B0.25%7D%7B6%7D%5Cmathrm%7Bmol%7D%2F%5Cleft%28%5Cmathrm%7BL%7D%5Ccdot%20%5Cmathrm%7Bmin%7D%5Cright%29$ ， $%5Cmathrm%7Bv%7D%5Cleft%28%7B%5Cmathrm%7BH%7D%7D_%7B2%7D%5Cright%29%3D3%5Ctimes%20%5Cmathrm%7Bv%7D%5Cleft%28%7B%5Cmathrm%7BCO%7D%7D_%7B2%7D%5Cright%29%3D0.125%5Cmathrm%7Bmol%7D%2F%5Cleft%28%5Cmathrm%7BL%7D%5Ccdot%20%5Cmathrm%7Bmin%7D%5Cright%29$ 。

（2）发生反应为

$%5Cbegin%7Barray%7D%7Bllllll%7D%5C%2C%26%20%7B%5Cmathrm%7BC%7D%5Cmathrm%7BO%7D%7D_%7B2%7D%5Cleft%28%5Cmathrm%7Bg%7D%5Cright%29%5C%2C%5C%2C%5C%2C%2B%26%203%7B%5Cmathrm%7BH%7D%7D_%7B2%7D%5Cleft%28%5Cmathrm%7Bg%7D%5Cright%29%26%20%5Cstackrel%7B%5C%2C%7D%7B%5Crightleftharpoons%20%7D%26%20%7B%5Cmathrm%7BC%7D%5Cmathrm%7BH%7D%7D_%7B3%7D%5Cmathrm%7BO%7D%5Cmathrm%7BH%7D%5Cleft%28%5Cmathrm%7Bg%7D%5Cright%29%5C%2C%5C%2C%2B%26%20%7B%5Cmathrm%7BH%7D%7D_%7B2%7D%5Cmathrm%7BO%7D%5Cleft%28%5Cmathrm%7Bg%7D%5Cright%29%5C%5C%20%E8%B5%B7%E5%A7%8B%5Cleft%28%5Cmathrm%7Bm%7D%5Cmathrm%7Bo%7D%5Cmathrm%7Bl%7D%2F%5Cmathrm%7BL%7D%5Cright%29%26%20%5C%2C%5C%2C%5C%2C%5C%2C1%26%20%5C%2C%5C%2C%5C%2C%5C%2C%5C%2C3%26%20%5C%2C%26%20%5C%2C%5C%2C%5C%2C%5C%2C%5C%2C%5C%2C%5C%2C%5C%2C0%26%20%5C%2C%5C%2C%5C%2C%5C%2C0%5C%5C%20%E8%BD%AC%E5%8C%96%5Cleft%28%5Cmathrm%7Bm%7D%5Cmathrm%7Bo%7D%5Cmathrm%7Bl%7D%2F%5Cmathrm%7BL%7D%5Cright%29%26%20%5C%2C%5C%2C0.75%26%20%5C%2C%5C%2C2.25%26%20%5C%2C%5C%2C%26%20%5C%2C%5C%2C%5C%2C%5C%2C%5C%2C0.75%26%20%5C%2C%5C%2C0.75%5C%5C%20%E5%B9%B3%E8%A1%A1%5Cleft%28%5Cmathrm%7Bm%7D%5Cmathrm%7Bo%7D%5Cmathrm%7Bl%7D%2F%5Cmathrm%7BL%7D%5Cright%29%26%20%5C%2C%5C%2C0.25%26%20%5C%2C%5C%2C0.75%26%20%5C%2C%26%20%5C%2C%5C%2C%5C%2C%5C%2C%5C%2C0.75%26%20%5C%2C%5C%2C0.75%5Cend%7Barray%7D$

该反应的平衡常数 $%5Cmathrm%7BK%7D%3D%5Cdfrac%7B0.75%5Ctimes%200.75%7D%7B0.25%5Ctimes%20%7B%5Cleft%280.75%5Cright%29%7D%5E%7B3%7D%7D%5Capprox%205.3$ 。

（3）A. 该反应前后都是气体，气体总质量始终不变，容器容积不变，则密度为定值，不能根据密度判断平衡状态，故A错误；

B. 平衡时 $%7B%5Cmathrm%7BCO%7D%7D_%7B2%7D$ 的转化率为： $%5Cdfrac%7B0.75%5Cmathrm%7Bmol%7D%2F%5Cmathrm%7BL%7D%7D%7B1%5Cmathrm%7Bmol%7D%2F%5Cmathrm%7BL%7D%7D%5Ctimes%20100%5C%25%3D75%5C%25$ ，故B正确；

C. 平衡时混合气体中 $%7B%5Cmathrm%7BCH%7D%7D_%7B3%7D%5Cmathrm%7BOH%7D%5Cleft%28%5Cmathrm%7Bg%7D%5Cright%29$ 的体积分数是： $%5Cdfrac%7B0.75%5Cmathrm%7Bm%7D%5Cmathrm%7Bo%7D%5Cmathrm%7Bl%7D%2F%5Cmathrm%7BL%7D%7D%7B%5Cleft%280.25%2B0.75%2B0.75%2B0.75%5Cright%29%5Cmathrm%7Bm%7D%5Cmathrm%7Bo%7D%5Cmathrm%7Bl%7D%2F%5Cmathrm%7BL%7D%7D%5Ctimes%20100%5C%25%3D30%5C%25$ ，故C正确；

D. 该反应为反应速率逐渐减小的过程，直至达到平衡状态，则第9min时 $%7B%5Cmathrm%7Bv%7D%7D_%7B%5Cmathrm%7B%E9%80%86%7D%7D%5Cleft%28%7B%5Cmathrm%7BCH%7D%7D_%7B3%7D%5Cmathrm%7BOH%7D%5Cright%29$ 一段小于第3min时 $%7B%5Cmathrm%7Bv%7D%7D_%7B%E6%AD%A3%7D%5Cleft%28%7B%5Cmathrm%7BC%7D%5Cmathrm%7BH%7D%7D_%7B3%7D%5Cmathrm%7BO%7D%5Cmathrm%7BH%7D%5Cright%29$ ，故D错误。

故答案为：

（1）0.125；

（2）5.3；

（3）BC。

2. 【答案】

（1）反应B正反应是吸热反应，温度升高平衡正向移动，产率升高；

（2）250℃；BD

【解析】

（1）由图示可知，温度升高的产率上升，其主要原因可能是反应B正反应是吸热反应，温度升高平衡正向移动，产率升高。

（2）据图示可知，250℃甲醇转化率最高，故获取 $%7B%5Cmathrm%7BCH%7D%7D_%7B3%7D%5Cmathrm%7BOH%7D$ 最适宜的温度是250℃；

A. 使用催化剂，平衡不移动，不能提高转化率，故A错误；

B. 增大体系压强，平衡向正方向移动，提高甲醇转化率，故B正确；

C. 增大 $%7B%5Cmathrm%7BCO%7D%7D_%7B2%7D$ 和 $%7B%5Cmathrm%7BH%7D%7D_%7B2%7D$ 的初始投料比，可增大氢气的转化率，二氧化碳的转化率减小，故C错误；

D. 投料比不变，增加反应物的浓度，平衡正向移动，可增大转化率，故D正确。

故答案为：

（1）反应B正反应是吸热反应，温度升高平衡正向移动，产率升高；

（2）250℃；BD。

3. 【答案】

【解析】

温度升高，反应速率加快，则反应达到平衡的时间小于 $%7B%5Cmathrm%7Bt%7D%7D_%7B1%7D$ ；由于该反应为放热反应，则温度升高平衡逆向移动，所以达到平衡后，体系中甲醇的量变小，据此画出280℃下 $0%5Csim%20%7B%5Cmathrm%7Bt%7D%7D_%7B2%7D$ 时刻 $%7B%5Cmathrm%7BCH%7D%7D_%7B3%7D%5Cmathrm%7BOH%7D$ 物质的量随时间的变化曲线：

。