Question

Ⅰ：由于温室效应和资源短缺等问题，如何降低大气中的CO 2 含量并加以开发利用，引起了各国的普遍重视．

Ⅰ：由于温室效应和资源短缺等问题，如何降低大气中的CO 2 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CO 2 生产燃料甲醇．一定条件下发生反应：CO 2 （g）+3H 2 （g）?CH 3 OH（g）+H 2 O（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1molCO 2 和3molH 2 ，测得CO 2 和CH 3 OH（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（H 2 ）为______．（3）下列措施中能使n（CH 3 OH）/n（CO 2 ）增大的有______．A．升高温度；B．加入催化剂；C．将H 2 O（g）从体系中分离；D．再充入1mol CO 2 和3mol H 2 ；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CO 2 和H 2 ，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CO 2 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CO 2 的转化率随时间变化的图象．并请说明以CO 2 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 ，H 2 S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H 2 S饱和溶液中，欲使溶液中[Fe 2+ ]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）

Answer 1

（1）已知CO 2 （g）+3H 2 （g）?CH 3 OH（g）+H 2 O（g），△H＜0，则其平衡常数的表达式为：K= c(C H 3 OH)?c( H 2 O) c(C O 2 )? c 3 ( H 2 ) ；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(C H 3 OH)?c( H 2 O) c(C O 2 )? c 3 ( H 2 ) ；增大； （2）从反应开始到平衡，v（CO 2 ）= 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（H 2 ）=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(C H 3 OH) n(C O 2 ) 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(C H 3 OH) n(C O 2 ) 减小，故A错误； B．加入催化剂，平衡不移动，则n n(C H 3 OH) n(C O 2 ) 不变，故B错误； C．将H 2 O（g）从体系中分离，平衡向正反应方法移动，则 n(C H 3 OH) n(C O 2 ) 增大，故C正确； D．再充入1mol CO 2 和3mol H 2 ，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(C H 3 OH) n(C O 2 ) 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(C H 3 OH) n(C O 2 ) 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CO 2 和H 2 ，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CH 4 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CO 2 的转化率随时间变化的图象为： ；以CO 2 为原料生产燃料甲醇，能使CO 2 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[Fe 2+ ]达到1mol/L，则[S 2- ]= K sp [F e 2+ ] =2.5×10 -18 mol/L，已知H 2 S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 -2 mol/L，则pH=2-lg2， 故答案为：2-lg2．