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）△H=-49.0kJ?mol^-1
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)間變化如下圖所示（實(shí)線）．

（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

 

，最小的是

 

．
A．0～1min     B．1～3min     C．3～8min     D．8～11min
（3）求平衡時(shí)氫氣的轉(zhuǎn)化率和該條件下反應(yīng)的平衡常數(shù)K．（寫(xiě)出計(jì)算過(guò)程）
（4）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II對(duì)應(yīng)的實(shí)驗(yàn)條件改變是

 

．

Answer 1

考點(diǎn)：物質(zhì)的量或濃度隨時(shí)間的變化曲線,反應(yīng)速率的定量表示方法,化學(xué)平衡的計(jì)算

專(zhuān)題：化學(xué)平衡專(zhuān)題,化學(xué)反應(yīng)速率專(zhuān)題

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）利用三段式進(jìn)行計(jì)算；
（4）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)．

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）=

(8-6)mol

2L?1min

=1mol/（L?min）；1～3min內(nèi)，v（H₂）=

(6-3)mol

2L?(3-1)min

=0.75mol/（L?min）；3～8min內(nèi)，v（H₂）=

(3-1)mol

2L?(8-3)min

=0.1mol/（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：A；D；
（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      
氫氣的轉(zhuǎn)化率為：

n(H2)轉(zhuǎn)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(shí)氫氣的轉(zhuǎn)化率為75%，該條件下反應(yīng)的平衡常數(shù)為0.5L²?mol^-2；
（4）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)．

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．