Question

固定和利用CO₂能有效地利用資源，并減少空氣中的溫室氣體．工業(yè)上有一種用CO₂來(lái)生產(chǎn)甲醇燃料的方法：
CO₂（g）+3H₂（g）CH₃OH（g）+H₂O（g）+49kJ
某科學(xué)實(shí)驗(yàn)將6molCO₂和8molH₂充入2L的密閉容器中，測(cè)得H₂的物質(zhì)的量隨時(shí)間變化如圖所示（實(shí)線）．a(chǎn)，b，c，d括號(hào)內(nèi)數(shù)據(jù)表示坐標(biāo)．
（1）a點(diǎn)正反應(yīng)速率

 

（填大于、等于或小于）逆反應(yīng)速率．
（2）下列時(shí)間段平均反應(yīng)速率最大的是

 

．A．0～1min     B．1～3min     C．3～8min
（3）僅改變某一實(shí)驗(yàn)條件再進(jìn)行兩次實(shí)驗(yàn)，測(cè)得H₂的物質(zhì)的量隨時(shí)間變化如圖中虛線所示，曲線I對(duì)應(yīng)的實(shí)驗(yàn)條件改變是

 

，曲線III對(duì)應(yīng)的實(shí)驗(yàn)條件改變是

 

．
（4）比較以上三種不同狀態(tài)下的平衡常數(shù)大�。ㄓ肒_Ⅰ、K_Ⅱ、K_Ⅲ表示）

 

．
（5）若在開(kāi)始時(shí)，科學(xué)實(shí)驗(yàn)將3molCO₂和4molH₂充入2L的密閉容器中，其他條件不變，達(dá)平衡后氫氣的物質(zhì)的量n

 

 1mol（填大于，小于或等于）．

Answer 1

分析：（1）a點(diǎn)時(shí)還沒(méi)有達(dá)到平衡狀態(tài)，從反應(yīng)物的物質(zhì)的量的變化趨勢(shì)判斷反應(yīng)進(jìn)行的方向，依次判斷正逆反應(yīng)速率大小；
（2）根據(jù)曲線的斜率判斷，斜率越大，說(shuō)明在單位時(shí)間內(nèi)反應(yīng)物的變化率越大，反應(yīng)速率越大，也可分別計(jì)算不同時(shí)間內(nèi)的反應(yīng)速率大小來(lái)進(jìn)行比較；
（3）從虛線變化判斷達(dá)到平衡時(shí)反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化的物質(zhì)的量來(lái)分析，曲線I反應(yīng)速率增大，但轉(zhuǎn)化的氫氣的物質(zhì)的量少，應(yīng)是升高溫度，因該反應(yīng)放熱，升高溫度平衡逆向移動(dòng)，曲線Ⅲ反應(yīng)速率增大，轉(zhuǎn)化的氫氣的物質(zhì)的量多，平衡正向移動(dòng)，應(yīng)是增大壓強(qiáng)；
（4）平衡常數(shù)只受溫度的影響，該反應(yīng)放熱，升高溫度平衡逆向移動(dòng)，平衡常數(shù)減��；
（5）若在開(kāi)始時(shí)，科學(xué)實(shí)驗(yàn)將3molCO₂和4molH₂充入2L的密閉容器中，與將6molCO₂和8molH₂充入2L的密閉容器中比較，無(wú)論壓強(qiáng)還是濃度都小于后者，而后者平衡時(shí)的氫氣的物質(zhì)的量為2mol，則該條件下達(dá)到平衡時(shí)氫氣的物質(zhì)的量大于1mol．

解答：解：（1）a點(diǎn)時(shí)還沒(méi)有達(dá)到平衡狀態(tài)，反應(yīng)物氫氣的物質(zhì)的量繼續(xù)減小，平衡向正向移動(dòng)，所以正反應(yīng)速率大于逆反應(yīng)速率，故答案為：大于；
（2）分別計(jì)算不同時(shí)間內(nèi)的反應(yīng)速率：0～1min內(nèi)，v（H₂）=

2mol 2L

1min

=1mol/(L?min)；
  1～3min內(nèi)，v（H₂）=

3mol 2L

2min

=0.75mol/(L?min)；
3～8min內(nèi)，v（H₂）=

1mol 2L

5min

=0.1mol/(L?min)．
所以0～1min內(nèi)反應(yīng)速率最大．
故答案為：A；
（3）曲線I反應(yīng)速率增大，但轉(zhuǎn)化的氫氣的物質(zhì)的量少，應(yīng)是升高溫度，因該反應(yīng)放熱，升高溫度平衡逆向移動(dòng)，不利于氫氣的轉(zhuǎn)化，故曲線I是升高溫度；曲線Ⅲ反應(yīng)速率增大，轉(zhuǎn)化的氫氣的物質(zhì)的量多，因增大壓強(qiáng)平衡正向移動(dòng)，故應(yīng)是增大壓強(qiáng)．故答案為：升高溫度； 增大壓強(qiáng)；
（4）平衡常數(shù)只受溫度的影響，該反應(yīng)放熱，升高溫度平衡逆向移動(dòng)，平衡常數(shù)減小，曲線Ⅰ溫度最高，曲線Ⅱ和曲線Ⅲ溫度相同，故K_Ⅰ＜K_Ⅱ=K_Ⅲ，故答案為：K_Ⅰ＜K_Ⅱ=K_Ⅲ；
（5）若在開(kāi)始時(shí)，科學(xué)實(shí)驗(yàn)將3molCO₂和4molH₂充入2L的密閉容器中，與將6molCO₂和8molH₂充入2L的密閉容器中比較，相當(dāng)于在原來(lái)的基礎(chǔ)上擴(kuò)大容器的體積為原來(lái)的2倍，壓強(qiáng)減小，平衡逆向移動(dòng)，氫氣的轉(zhuǎn)化率減小，故消耗的氫氣小于
6molCO₂和8molH₂充入2L的密閉容器中的

1

2

，則該條件下達(dá)到平衡時(shí)氫氣的物質(zhì)的量大于1mol．
故答案為：＞．

點(diǎn)評(píng)：此題考查化學(xué)反應(yīng)速率或平衡的圖象和熱化學(xué)反應(yīng)方程式，考查計(jì)算反應(yīng)速率的大小比較以及反應(yīng)物轉(zhuǎn)化的多少，注意把握對(duì)題目圖象的分析．題目較為綜合，具有一定難度．