Question

Ⅰ：由于溫室效應和資源短缺等問題，如何降低大氣中的CO₂含量并加以開發利用，引起了各國的普遍重視．目前工業上有一種方法是用CO₂生產燃料甲醇．一定條件下發生反應：CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃OH（g）+H₂O（g），△H＜0
（1）該反應平衡常數K的表達式為______．溫度降低，平衡常數K______（填“增大”、“不變”或“減小”）．
（2）為探究反應原理，現進行如下實驗：在體積為1L的密閉容器中，充入1molCO₂和3molH₂，測得CO₂和CH₃OH（g）的濃度隨時間變化如圖1所示．從反應開始到平衡，用氫氣濃度變化表示的平均反應速率v（H₂）為______．
（3）下列措施中能使n（CH₃OH）/n（CO₂）增大的有______．
A．升高溫度；B．加入催化劑；C．將H₂O（g）從體系中分離；D．再充入1mol CO₂和3mol H₂；
E．充入He（g），使體系總壓強增大．
（4）如圖2所示，在甲、乙兩容器中分別充入物質的量之比為1：3的CO₂和H₂，使甲、乙兩容器初始容積相等．在相同溫度下發生反應，并維持反應過程中溫度不變．甲和乙相比，轉化程度更大的是______，且知乙容器中CO₂的轉化率隨時間變化的圖象如圖3所示，請在圖3中畫出甲容器中CO₂的轉化率隨時間變化的圖象．并請說明以CO₂為原料生產燃料甲醇的優點是______（寫出一條即可）．

Ⅱ：一定常溫下，FeS的K_SP=2.5×10^-18，H₂S飽和溶液在該溫度下，[H⁺]與[S^2-]存在著以下關系：[H⁺]²?[S^2-]=1.0×10^-21．在該溫度下，將適量FeS投入H₂S飽和溶液中，欲使溶液中[Fe²⁺]達到1mol/L，應調節溶液的pH為______（用對數形式表示）．（寫出計算過程）

Answer 1

（1）已知CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃OH（g）+H₂O（g），△H＜0，則其平衡常數的表達式為：K=

c(CH3OH)?c(H2O)

c(CO2)?c3(H2)

；已知該反應正方向為放熱方向，所以降低溫度平衡正移，則平衡常數K增大，
故答案為：K=

c(CH3OH)?c(H2O)

c(CO2)?c3(H2)

；增大；
（2）從反應開始到平衡，v（CO₂）=

1mol/L-0.25mol/L

10min

=0.075mol?L^-1?min^-1，速率之比等于化學計量數之比，故v（H₂）=3×0.075mol?L^-1?min^-1=0.225 mol?L^-1?min^-1，故答案為：0.225 mol?L^-1?min^-1；
（3）要使

n(CH3OH)

n(CO2)

增大，應使平衡向正反應方向移動，
A．因正反應放熱，升高溫度平衡向逆反應方向移動，則

n(CH3OH)

n(CO2)

減小，故A錯誤；
B．加入催化劑，平衡不移動，則n

n(CH3OH)

n(CO2)

不變，故B錯誤；
C．將H₂O（g）從體系中分離，平衡向正反應方法移動，則

n(CH3OH)

n(CO2)

增大，故C正確；
D．再充入1mol CO₂和3mol H₂，等效于在原來基礎上縮小體積一半，壓強增大，平衡向正反應方向移動，則

n(CH3OH)

n(CO2)

增大，故D正確；
E．充入He（g），使體系壓強增大，但對反應物質來說，濃度沒有變化，平衡不移動，

n(CH3OH)

n(CO2)

不變，故E錯誤；
故答案為：CD；
（4）在甲、乙兩容器中分別充入物質的量之比為1：3 的CO₂和H₂，使甲、乙兩容器初始容積相等，由圖可知，甲的壓強不變，乙的體積不變，由反應可知乙的壓強會減小，則甲的壓強大于乙的壓強，所以甲容器中CH₄的轉化率大；由于甲中壓強大，則甲的反應速率快，達到平衡的時間短，所以甲容器中CO₂的轉化率隨時間變化的圖象為：；以CO₂為原料生產燃料甲醇，能使CO₂廢棄物利用，有利于環保，
故答案為：甲；；廢棄物利用，有利于環保；
Ⅱ：要使溶液中[Fe²⁺]達到1mol/L，則[S^2-]=

Ksp

[Fe2+]

=2.5×10^-18mol/L，已知H₂S飽和溶液在該溫度下，[H⁺]與[S^2-]存在著以下關系：[H⁺]²?[S^2-]=1.0×10^-21，所以溶液中[H⁺]=2×10^-2mol/L，則pH=2-lg2，
故答案為：2-lg2．