Question

【題目】研究化學反應時，既要考慮物質變化與能量變化，也要關注反應的快慢與限度。回答下列問題:

(1)某溫度時，在2 L容器中A、B兩種物質間的轉化反應中，A、B物質的量隨時間變化的曲線如下圖所示，由圖中數據分析得：(A、B均為氣體)

①該反應的化學方程式為____________________；

②反應開始至4 min時，B的平均反應速率為________ ；

③4 min時，反應是否達到平衡狀態(tài)？________(填“是”或“否”)，8 min時，v(正)________v(逆)(填“＞”、“＜”或“＝”)。

(2)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來生產甲醇燃料的方法：CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g)。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圖曲線Ⅱ所示。a，b，c，d，e括號內數據表示坐標．

①a—b，b—c，c—d，d—e四段中，平均反應速率最大的時間段是___________ ，該時間段內CO2的平均反應速率是________。

②若在反應中加入了催化劑，則反應過程將變?yōu)閳D中的曲線_____ (填“Ⅰ”或“Ⅱ”或“Ⅲ”)。

③平衡時CO2的轉化率是_________；反應前后容器內的壓強比是__________。

Answer 1

【答案】2A(g)B(g) 0.025mol/(Lmin) 否 ＝ a—b 1/3mol/(L min) Ⅰ 33% 7:5

【解析】

根據圖像數據及反應方程式計算反應速率；根據圖像數據分析是否達到平衡狀態(tài)及進行轉化率的相關計算。

(1)①由圖像知相同時間內，A物質的量減少0.6mol，B物質的量增加0.3mol，所以該反應的化學方程式為2A(g)B(g)；

②根據圖中的比例關系可知，反應開始至4 min時，n(B)=0.4mol，則v(B)= ；

③由圖示知4 min時，反應物和生成物物質的量還在變化，所以反應沒有達到平衡狀態(tài)；8 min時，反應物和生成物物質的量不再變化，反應達到平衡狀態(tài)，所以v(正)=v(逆)；

(2)①如圖所示，剛開始時，反應物的濃度大，所以平均反應速率最大的時間段是a—b；v(H2)=，則v(CO2)=1/3v(H2)=1/3×1mol/(L min)=1/3mol/(L min)；

②反應中加入了催化劑，則反應速率加快，到達平衡所用的時間減少，但平衡狀態(tài)相同，反應過程將變?yōu)閳D中的曲線Ⅰ；

③如圖所示平衡時n(H2)=2mol，則反應消耗的氫氣為 8mol-2mol=6mol，消耗的二氧化碳為 6mol×1/3=2mol，則平衡時CO2的轉化率是=33%；平衡時生成的 CH3OH、H2O物質的量分別為：6mol×1/3=2mol，則反應前后容器內的壓強比等于反應前后氣體物質的量之比：7:5，故答案為：a—b；1/3mol/(L min)；Ⅰ；33%；7:5。