(选修四例题.docVIP

【例题1】煤制成天然气是煤气化的一种重要方法。其工艺核心是合成过程中的甲烷化，涉及的主要反应： CO(g) + 3H2(g) CH4(g) + H2O(g) △H＜0 ① CO2(g) + 4H2(g) CH4(g) + 2H2O(g) △H＜0 ② 现在300℃，容积为2L的密闭容器中进行有关合成天然气的实验，相关数据记录如下： CO/ mol CO2/ mol H2/ mol CH4/ mol H2O/ mol 0 min 4 3 40 0 0 30 min 2 2 a 3 — 70 min 1 b c d 6 下列有关说法错误的是 A. a = 30，b = 1.5 B. c = 25，d = 4.5 C. 前30 min内，反应①的平均反应速率v(CH4) = 0.05 mol/(L·min) D. 后40 min内，反应②的平均反应速率v(H2) = 0.025 mol/(L·min) 【解析】根据表中数据，在前30 min内，反应①消耗了2 mol CO，同时消耗H2的物质的量是消耗CO的3倍，即6 mol，而反应②消耗了1 mol CO2，同时消耗H2的物质的量是消耗CO2的2倍，即4 mol，共消耗H210 mol，则a = 30；到70 min时，H2O为6 mol，反应①消耗的CO为3 mol，由反应①生成的H2O为3 mol，则由应②生成的H2O也为3 mol，同时消耗的CO2为1.5 mol，则不难得出b = 1.5，c = 25，d = 4.5。前30 min内由反应①生成的CH4为2 mol,浓度该变量为 1 mol/L，对应的反应速率v(CH4) 约为 0.033 mol/(L·min)；后40 min内由反应②消耗的H2为2 mol，浓度改变量为1 mol/L，对应的反应速率 v(H2)为0.025 mol/(L·min)。 答案：C 【点拨】化学反应速率是表示反应进行快慢的物理量，它用单位时间内反应物浓度的减少或生成物浓度的增加来表示，单位有mol/(L·h)、mol/(L·min)、mol/(L·s)等。计算公式如下： 式中B是物质的化学式，△c(B)表示物质B浓度的变化，△n(B)表示物质B的物质的量的变化，V表示容器或溶液的体积，△t表示反应进行的时间。用上式进行进行某物质反应速率计算时需注意以下几点： （1）浓度变化只适用于气体和溶液中的溶质，不适用于固体和纯液体。 （2）化学反应速率是某段时间内的平均速率，而不是即时速率，且计算时取正值。 （3）同一反应用不同的物质表示反应速率时，数值可能不同，但意义相同。不同物质表示的反应速率之比等于化学计量数之比。 【例题2】在某温度时，将2 mol A和 1 mol B两种气体通入容积为2 L的密闭容器中，发生反应：2 A(g) + B(g) xC(g)，2 min 时反应达到平衡状态，经测定B的物质的量为 0.4 mol，C的反应速率为 0.45 mol/(L·min)。下列各项能表示该反应达到平衡的是 A．vA正: vB逆 ＝ 1 : 2 B．混合气体的密度不再变化 C．混合气体的压强不再变化 D．A的转化率不再变化 【解析】解答本题的关键是首先根据题给A、B起始的物质的量、平衡B的物质的量以及C的反应速率求得x＝3。 2 A(g) + B(g) xC(g) 起始（mol） 2 1 0 转化（mol） 2a a ax 平衡（mol） 2－2a 1－a ax 1 mol － a ＝ 0.4 mol，a ＝ 0.6 mol，ax ＝ 2 min×2 L×0.45 mol/(L·min)，x＝3，2 A(g) + B(g) 3C(g)，是等气体分子数反应。再判断反应是否达到平衡。化学平衡状态的根本标志是v正＝v逆 （同一物质），因此需要把A项中 原来的vA正和vB逆换算成同一物质表示形式，根据反应式vA正: vB逆＝1中化学计量系数知，若vB逆＝2，则vA逆＝4，由vA正 : v B逆 ＝1 : 2，可知，vA正＝ 1，故vA正≠ vA逆，A错；因为该反应中各物质都是气体，其质量不变，该容器又是恒容容器，所以混合气体的密度始终不变，B错；该反应是等气体分子数的反应，故气体压强不变；即压强和密度不能作为本反应平衡判断的标志，C也错；当转化率不变时，表明该反应达到平衡状态。 答案：D 【点拨】关于平