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來生產(chǎn)甲醇燃料的方法：
CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃OH（g）+H₂O（g）△H=-49.0kJ?mol^-1
某科學實驗將6molCO₂和8molH₂充入2L的密閉容器中，測得H₂的物質的量隨時間變化如下圖所示（實線）．

（1）a點正反應速率

 

（填大于、等于或小于）逆反應速率．
（2）下列時間段平均反應速率最大的是

 

，最小的是

 

．
A．0～1min     B．1～3min     C．3～8min     D．8～11min
（3）求平衡時氫氣的轉化率和該條件下反應的平衡常數(shù)K．（寫出計算過程）
（4）僅改變某一實驗條件再進行兩次實驗，測得H₂的物質的量隨時間變化如圖中虛線所示，曲線I對應的實驗條件改變是

 

，曲線II對應的實驗條件改變是

 

．

Answer 1

考點：物質的量或濃度隨時間的變化曲線,反應速率的定量表示方法,化學平衡的計算

專題：化學平衡專題,化學反應速率專題

分析：（1）a點時還沒有達到平衡狀態(tài)，從反應物的物質的量的變化趨勢判斷反應進行的方向，依次判斷正逆反應速率大��；
（2）根據(jù)曲線的斜率判斷，斜率越大，說明在單位時間內反應物的變化率越大，反應速率越大，也可分別計算不同時間內的反應速率大小來進行比較；
（3）利用三段式進行計算；
（4）從虛線變化判斷達到平衡時反應物的轉化的物質的量來分析，曲線I反應速率增大，但轉化的氫氣的物質的量少，應是升高溫度，因該反應放熱，升高溫度平衡逆向移動，曲線Ⅲ反應速率增大，轉化的氫氣的物質的量多，平衡正向移動，應是增大壓強．

解答： 解：（1）a點時還沒有達到平衡狀態(tài)，反應物氫氣的物質的量繼續(xù)減小，平衡向正向移動，所以正反應速率大于逆反應速率，故答案為：大于；
（2）分別計算不同時間內的反應速率：0～1min內，v（H₂）=

(8-6)mol

2L?1min

=1mol/（L?min）；1～3min內，v（H₂）=

(6-3)mol

2L?(3-1)min

=0.75mol/（L?min）；3～8min內，v（H₂）=

(3-1)mol

2L?(8-3)min

=0.1mol/（L?min）；8min后達到化學平衡狀態(tài)，正逆反應速率相等，綜合速率為零；所以0～1min內反應速率最大，8～11min反應速率最小，故答案為：A；D；
（3）CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃OH（g）+H₂O（g）
起始物質的量/mol      6          8        0           0
物質的量變化/mol      2          6        2           2
平衡物質的量/mol      4          2        2           2      
氫氣的轉化率為：

n(H2)轉化

n(H2)起始

×100%=

6

8

×100%=75%，K=

c(CH3OH)?c(H2O)

c(CO2)?c3(H2)

=

2mol 2L × 2mol 2L

4mol 2L ×( 2mol 2L )3

=0.5L²?mol^-2，
答：平衡時氫氣的轉化率為75%，該條件下反應的平衡常數(shù)為0.5L²?mol^-2；
（4）曲線I反應速率增大，但轉化的氫氣的物質的量少，應是升高溫度，因該反應放熱，升高溫度平衡逆向移動，不利于氫氣的轉化，故曲線I是升高溫度；曲線Ⅲ反應速率增大，轉化的氫氣的物質的量多，因增大壓強平衡正向移動，故應是增大壓強．故答案為：升高溫度；增大壓強．

點評：此題考查化學反應速率或平衡的圖象和熱化學反應方程式，考查計算反應速率的大小比較以及反應物轉化的多少，注意把握對題目圖象的分析．題目較為綜合，具有一定難度．