Question

19．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)上正在研究利用CO₂來生產甲醇燃料的方法，該方法的熱化學方程式是：CO₂+3H₂（g）?CH₃OH（g）+H₂O（g）+49.0kJ
某科學實驗小組將6molCO₂和8molH₂充入一容積為2L的密閉容器中，測得H₂的物質的量隨時間變化如圖中實線所示（圖中字母后的數字表示對應的坐標）：
回答下列問題：
（1）圖中a點時，正反應速率大于（填“大于”、“等于”或“小于”）逆反應速率．
（2）由圖分析，在下列時間段內反應速率最快的時間段是A（填答案編號）．
A．0～1minB．1～3minC．3～8minD．8～11min
（3）該反應在0～8min內CO₂的平均反應速率是0.125mol/（L•min）．
（4）僅改變某一條件再進行實驗，測得H₂的物質的量隨時間變化如圖中虛線所示．與實線相比，曲線I改變的條件可能是升高溫度，曲線Ⅱ改變的條件可能是增大壓強．

Answer 1

分析 （1）當平衡向正反應方向移動時，正反應速率大于逆反應速率；    
（2）根據v=$\frac{\frac{△n}{V}}{△t}$判斷反應速率大小；
（3）先計算氫氣的反應速率，再根據氫氣和二氧化碳的關系式計算CO₂的平均反應速率；
（4）升高溫度和增大壓強都能增大反應速率，縮短反應到達平衡的時間，但升高溫度平衡向吸熱反應方向移動，增大壓強平衡向氣體體積減小的方向移動．

解答 解：（1）該反應未達到平衡狀態(tài)時，平衡向正反應方向移動，則正反應速率大于逆反應速率，故答案為：大于；
（2）根據圖象知，A．0～1min內氫氣的平均反應速率v=$\frac{\frac{△n}{V}}{△t}$=$\frac{\frac{8-6}{2}}{1}$mol/（L•min）=1mol/（L•min）．
B．1～3min內氫氣的平均反應速率v=$\frac{\frac{△n}{V}}{△t}$=$\frac{\frac{6-3}{2}}{2}$mol/（L•min）=0.75mol/（L．min），
C．3～8min內氫氣的平均反應速率v=$\frac{\frac{△n}{V}}{△t}$=$\frac{\frac{3-2}{2}}{5}$mol/（L•min）=0.1mol/（L．min），
D．8～11min時該反應處于平衡狀態(tài)，氫氣的物質的量變化量為0，
所以反應速率最大的是A，故選A； 
（3）0～8min內氫氣的平均反應速率v=$\frac{\frac{△n}{V}}{△t}$=$\frac{\frac{8-2}{2}}{8}$mol/（L•min）=0.375mol/（L•min），該反應中，同一時間段內二氧化碳的平均反應速率是氫氣的$\frac{1}{3}$，所以二氧化碳的平均反應速率是0.125mol/（L•min），故答案為：0.125mol/（L•min）；
（4）該反應是一個反應前后氣體體積減小的放熱反應，改變條件I，反應到達平衡的時間縮短，則反應速率增大，達到平衡時，氫氣的物質的量大于原平衡狀態(tài)，說明改變條件I平衡向逆反應方向移動，所以該條件是升高溫度；
改變條件II，反應到達平衡的時間縮短，則反應速率增大，達到平衡時，氫氣的物質的量小于原平衡狀態(tài)，說明平衡向正反應方向移動，則該條件是增大壓強，
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，考查計算反應速率的大小及化學平衡的移動，注意把握對題目圖象的分析，題目較為綜合，具有一定難度．