Question

某反應(yīng)A（g）+B（g）?C（g）在任一時刻的正、逆反應(yīng)速率可用υ_正、υ_逆表示：
υ_正=k₁?c（A）?c（B），υ_逆=k₂?c（C），其中k₁、k₂在一定溫度下為常數(shù)，c（A）、c（B）、c（C）分別代表某時刻三種物質(zhì)的物質(zhì)的量濃度．
（1）上述反應(yīng)達到平衡時，請用題干中的符號分別表示三種物質(zhì)的濃度關(guān)系為

 

，平衡常數(shù)K=

 

．
（2）在300K時，開始反應(yīng)的A、B濃度均為0.1mol/L，達到平衡時B的轉(zhuǎn)化率為50%，則k₁、k₂之間的關(guān)系是

 

．
（3）升高溫度，k₁的變化是

 

，k₂的變化是

 

（填“增大”、“減小”或“不變”）；此時若

k1

k2

增大，則說明正反應(yīng)是

 

（填“吸”或“放”）熱反應(yīng)．
（4）CO₂可與H₂合成綠色燃料甲醇．300℃時，在兩個容積均為2L的密閉容器中，當(dāng)c（CO₂）=1.00mol?L^-1、c（H₂）=1.60mol?L^-1時，分別選擇催化劑Ⅰ、催化劑Ⅱ開始反應(yīng)，t₀時達到平衡狀態(tài)M₁、M₂．若υ_逆（M₁）＜υ_正（M₂）．且達M₁時，CO₂的轉(zhuǎn)化率為20%，請在圖1中畫出兩個狀態(tài)的濃度商（Q_c）-時間（t）的關(guān)系圖象，并標(biāo)明相關(guān)數(shù)據(jù)．

（5）實驗室可利用甲醇、空氣、銅（或氧化銅）制備甲醛．關(guān)于甲醇和甲醛的沸點和水溶性見下表：

	沸點	水溶性
甲醇	65℃	與水相溶
甲醛	-21℃	與水相溶

如圖2是某同學(xué)設(shè)計的實驗裝置，已知A處放入甲醇，C處收集到甲醛，若D處的氣球在反應(yīng)臨近結(jié)束時使用，則B處應(yīng)放入

 

（填化學(xué)式），請回答A、B、C三處采取控溫的方式分別為A

 

、B

 

、C

 

，（從下列選項中選擇）
a．熱水浴加熱  b．冰水浴冷卻   c．酒精燈加熱   d．酒精噴燈灼燒  e．常溫即可
實驗臨近結(jié)束時，擠壓D處氣球使空氣進入裝置，該操作的目的是

 

．

Answer 1

考點：化學(xué)平衡的計算,化學(xué)平衡的影響因素

專題：化學(xué)平衡專題

分析：（1）根據(jù)υ_正=k₁?c（A）?c（B），υ_逆=k₂?c（C），當(dāng)反應(yīng)處于平衡狀態(tài)時υ_正=υ_逆，所以k₁?c（A）?c（B）=k₂?c（C），根據(jù)反應(yīng)A（g）+B（g）?C（g）可知平衡常數(shù)K=

c(C)

c(A)?c(B)

=

k1

k2

，據(jù)此答題；
（2）開始反應(yīng)的A、B濃度均為0.1mol/L，B的轉(zhuǎn)化率為50%時，A、B的濃度為0.05mol/L，C的濃度為0.05mol/L，此時K=

c(C)

c(A)?c(B)

=

0.05

0.05×0.05

=20，又因為K=

k1

k2

，所以

k1

k2

=20，據(jù)此答題；
（3）因為υ_正=k₁?c（A）?c（B），υ_逆=k₂?c（C），溫度升高時υ_正、υ_逆都會增大而c（A）、c（B）、c（C）不變，所以K₁、K₂都增大；升高溫度時，若

k1

k2

增大，即平衡常數(shù)K增大，平衡正向移動，所以該反應(yīng)的正反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，據(jù)此答題；
（4）因為催化劑對化學(xué)平衡沒有影響，所以兩種條件下最終平衡狀態(tài)是一樣的，但由于υ_逆（M₁）＜υ_正（M₂）且平衡時正逆反應(yīng)速率相等，所以有υ（M₁）＜υ（M₂）使用催化劑Ⅱ的反應(yīng)速率要快一點，起始時c（CO₂）=1.00mol?L^-1、c（H₂）=1.60mol?L^-1，到達平衡時CO₂的轉(zhuǎn)化率為20%，CO₂（g）+3H₂（g）=H₂O（g）+CH₃OH（g）可計算得c（CO₂）=0.8mol?L^-1、c（H₂）=1.0mol?L^-1、c（CH₃OH）=0.2mol?L^-1、c（H₂O）=0.2mol?L^-1，所以Qc=

c(H2O)?c(CH3OH)

c(CO2)?c(H2)

=

1

20

=0.05，據(jù)此可以畫出圖；
（5）甲醇、空氣在銅絲做催化劑的條件下反應(yīng)生成甲醛，但D處的氣球在反應(yīng)臨近結(jié)束時才使用，也就是說反應(yīng)過程中沒有氧氣，所以在裝置圖B處應(yīng)放氧化銅做氧化劑，A處甲醇的沸點只有65℃，所以要用熱水浴即，B處溫度較高，可以用酒精燈加熱，C處甲醛沸點為-21℃，常溫下易揮發(fā)，所以要冰水浴冷卻，實驗結(jié)束時，裝置中還有一部分甲醛未完全進入C裝置，用空氣可以將生成的甲醛完全進入C裝置，據(jù)此答題；

解答： 解：（1）根據(jù)υ_正=k₁?c（A）?c（B），υ_逆=k₂?c（C），當(dāng)反應(yīng)處于平衡狀態(tài)時υ_正=υ_逆，所以k₁?c（A）?c（B）=k₂?c（C），根據(jù)反應(yīng)A（g）+B（g）?C（g）可知平衡常數(shù)K=

c(C)

c(A)?c(B)

=

k1

k2

，故答案為k₁?c（A）?c（B）=k₂?c（C），

k1

k2

；
（2）開始反應(yīng)的A、B濃度均為0.1mol/L，B的轉(zhuǎn)化率為50%時，A、B的濃度為0.05mol/L，C的濃度為0.05mol/L，此時K=

c(C)

c(A)?c(B)

=

0.05

0.05×0.05

=20，又因為K=

k1

k2

，所以

k1

k2

=20，故答案為：

k1

k2

=20；
（3）因為υ_正=k₁?c（A）?c（B），υ_逆=k₂?c（C），溫度升高時υ_正、υ_逆都會增大而c（A）、c（B）、c（C）不變，所以K₁、K₂都增大；升高溫度時，若

k1

k2

增大，即平衡常數(shù)K增大，平衡正向移動，所以該反應(yīng)的正反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，故答案為：增大，增大；吸；
（4）因為催化劑對化學(xué)平衡沒有影響，所以兩種條件下最終平衡狀態(tài)是一樣的，但由于υ_逆（M₁）＜υ_正（M₂）且平衡時正逆反應(yīng)速率相等，所以有υ（M₁）＜υ（M₂）使用催化劑Ⅱ的反應(yīng)速率要快一點，起始時c（CO₂）=1.00mol?L^-1、c（H₂）=1.60mol?L^-1，到達平衡時CO₂的轉(zhuǎn)化率為20%，CO₂（g）+3H₂（g）=H₂O（g）+CH₃OH（g）可計算得c（CO₂）=0.8mol?L^-1、c（H₂）=1.0mol?L^-1、c（CH₃OH）=0.2mol?L^-1、c（H₂O）=0.2mol?L^-1，所以Qc=

c(H2O)?c(CH3OH)

c(CO2)?c(H2)

=

1

20

=0.05，據(jù)此可以畫出圖為故答案為：；
（5）甲醇、空氣在銅絲做催化劑的條件下反應(yīng)生成甲醛，但D處的氣球在反應(yīng)臨近結(jié)束時才使用，也就是說反應(yīng)過程中沒有氧氣，所以在裝置圖B處應(yīng)放氧化銅做氧化劑，A處甲醇的沸點只有65℃，所以要用熱水浴即，B處溫度較高，可以用酒精燈加熱，C處甲醛沸點為-21℃，常溫下易揮發(fā)，所以要冰水浴冷卻，實驗結(jié)束時，裝置中還有一部分甲醛未完全進入C裝置，用空氣可以將生成的甲醛完全進入C裝置，故答案為：CuO；a、c、b；使生成的甲醛完全進入C裝置；

點評：本題考查了化學(xué)平衡常數(shù)的概念及應(yīng)用、影響反應(yīng)速率的因素、化學(xué)實驗條件的確定，綜合性較強，難度較大，解題時要注意正確理解題目中的信息并應(yīng)用在解題中．