Question

10．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=-49kJ/mol．某科學(xué)實(shí)驗(yàn)在一定溫度下，將6molCO₂和8molH₂充入2   L的密閉容器中，測得H₂的物質(zhì)的量隨時(shí)間變化如圖實(shí)線所示．a(chǎn)，b，c，d括號內(nèi)數(shù)據(jù)表示坐標(biāo)．

（1）0～a，a～b，b～c，c～d四段中，平均反應(yīng)速率最大的時(shí)間段是0～a，該時(shí)間段內(nèi)H₂的平均反應(yīng)速率是1mol/（L•min）．
（2）a點(diǎn)正反應(yīng)速率大于（填大于、等于或小于）逆反應(yīng)速率．
（3）平衡時(shí)CO₂的轉(zhuǎn)化率是33.3%；反應(yīng)前、后容器內(nèi)的壓強(qiáng)比是7：5．

Answer 1

分析 （1）a點(diǎn)時(shí)還沒有達(dá)到平衡狀態(tài)，從反應(yīng)物的物質(zhì)的量的變化趨勢判斷反應(yīng)進(jìn)行的方向，依次判斷正逆反應(yīng)速率大小，根據(jù)曲線的斜率判斷，斜率越大，說明在單位時(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)速率大小來進(jìn)行比較；
（2）根據(jù)圖示a點(diǎn)不是平衡狀態(tài)，反應(yīng)繼續(xù)正向進(jìn)行的情況來回答；
（3）利用三段式進(jìn)行計(jì)算，
                CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃OH（g）+H₂O（g）
起始物質(zhì)的量/mol 6      8        0         0
物質(zhì)的量變化/mol 2      6        2         2
平衡物質(zhì)的量/mol 4      2        2         2
轉(zhuǎn)化率等于變化量和初始量的比值，氣體壓強(qiáng)之比等于氣體物質(zhì)的量之比，據(jù)此計(jì)算回答．

解答 解：（1）a點(diǎn)時(shí)還沒有達(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，所以正反應(yīng)速率大于逆反應(yīng)速率，分別計(jì)算不同時(shí)間內(nèi)的反應(yīng)速率：0～1min內(nèi)，v（H₂）=$\frac{（8-6）mol}{2L×1min}$=1mol/（L•min）；8min后達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)，正逆反應(yīng)速率相等，綜合速率為零；所以0～1min內(nèi)反應(yīng)速率最大，8～11min反應(yīng)速率最小，
故答案為：0～a；1mol/（L•min）；
（2）根據(jù)圖示a點(diǎn)不是平衡狀態(tài)，反應(yīng)繼續(xù)正向進(jìn)行，所以正反應(yīng)速率大于逆反應(yīng)速率，故答案為：大于；
（3）CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃OH（g）+H₂O（g）
起始物質(zhì)的量/mol      6          8        0        0
物質(zhì)的量變化/mol      2          6        2        2
平衡物質(zhì)的量/mol      4          2        2        2      
二氧化碳的轉(zhuǎn)化率=$\frac{2mol}{6mol}$×100%=33.3%，反應(yīng)前后容器內(nèi)的壓強(qiáng)比等于氣體物質(zhì)的量之比：P前：P后=（6+8）：（4+2+2+2）=14：10=7：5；
故答案為：33%；7：5．

點(diǎn)評 本題考查化學(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，注意把握對題目圖象的分析．題目較為綜合，具有一定難度．