解题思路:Ⅰ:(1)根据反应方程式和平衡常数的含义书写其表达式,根据温度对平衡的影响,判断K的变化;
(2)根据反应速率v=[△c/△t]计算v(CO2),再根据速率之比等于化学计量数之比计算v(H2);
(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,依据影响平衡移动的因素分析;
(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,则反应速率快,达到平衡的时间变小;以CO2为原料生产燃料甲醇能使废弃物利用,有利于环保;
Ⅱ:根据FeS的KSP求出[Fe2+]达到1mol/L时,硫离子的浓度,再根据[H+]与[S2-]存在的关系求出氢离子的浓度.
(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[S2-]=
Ksp
[Fe2+]=2.5×10-18mol/L,已知H2S饱和溶液在该温度下,[H+]与[S2-]存在着以下关系:[H+]2•[S2-]=1.0×10-21,所以溶液中[H+]=2×10-2mol/L,则pH=2-lg2,
故答案为:2-lg2.
点评:
本题考点: 化学平衡常数的含义;化学平衡的影响因素;难溶电解质的溶解平衡及沉淀转化的本质.
考点点评: 本题考查较为综合,涉及化学平衡图象、化学平衡计算以及平衡移动、溶度积常数的有关计算等问题,题目难度较大,注意根据图象计算各物质的平衡浓度为解答该题的关键.