Question

8．工業(yè)上有一種用C0₂來生產(chǎn)甲醇燃料的方法：CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃OH（g）+H₂O（g）△H=-49.0kJ•mol^-1，將6mol CO₂和8mol H₂充入2L的密閉容器中，測得H₂的物質(zhì)的量隨時間變化如圖所示（實線）．圖中數(shù)據(jù)a（1，6）表示：在1min時H₂的物質(zhì)的量是6mol．
（1）a點正反應速率大于（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A．
A．O～1min    B．1～3min    C．3～8min    D．8～11min
（3）僅改變某一實驗條件再進行兩次實驗測得H₂的物質(zhì)的量隨時間變化如圖中所示（虛線）．曲線I對應的實驗條件改變是升高溫度，曲線Ⅱ?qū)�應的實驗條件改變是增大壓強，體積不變再充入3molCO₂和4mol H₂，H₂O（g）的體積分數(shù)增大（填“增大”“不變”或“減小”）．
（4）若將1molCO₂和3molH₂充入該容器中，充分反應達到平衡后，若CO₂轉(zhuǎn)化率為a，則容器內(nèi)的壓強與起始壓強之比為$\frac{1-a}{2}$．

Answer 1

分析 （1）a點時還沒有達到平衡狀態(tài)，從反應物的物質(zhì)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小；
（2）根據(jù)曲線的斜率判斷，斜率越大，說明在單位時間內(nèi)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(nèi)的反應速率大小來進行比較；
（3）從虛線變化判斷達到平衡時反應物的轉(zhuǎn)化的物質(zhì)的量來分析，曲線I反應速率增大，但轉(zhuǎn)化的氫氣的物質(zhì)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(zhuǎn)化的氫氣的物質(zhì)的量多，平衡正向移動，應是增大壓強；
（4）結(jié)合化學平衡三段式列式計算，氣體壓強之比等于氣體物質(zhì)的量之比計算得到．

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(zhì)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）由圖可知，
A.0～1min內(nèi)氫氣的變化量為8mol-6mol=2mol；
 B．1～3min內(nèi)氫氣的變化量為6mol-3mol=3mol，平均1min變化量為1.5mol；
 C．3～8min內(nèi)氫氣的變化量為3mol-2mol=1mol，平均1min變化量為0.2mol；
D．8～11min達平衡狀態(tài)，氫氣的物質(zhì)的量不再變化．
故1～3min速率增大．
故答案為：A；
（3）曲線I反應速率增大，但轉(zhuǎn)化的氫氣的物質(zhì)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(zhuǎn)化，故曲線I是升高溫度；曲線Ⅲ反應速率增大，轉(zhuǎn)化的氫氣的物質(zhì)的量多，因增大壓強平衡正向移動，故應是增大壓強，體積不變再充入3molCO₂和4mol H₂，相當于增大壓強，平衡正向移動，則H₂O（g）的體積分數(shù)增大，
故答案為：升高溫度；增大壓強；增大；
（4）在T₁度時，將1molCO₂和3molH₂充入一密閉恒容容器中，充分反應達到平衡后，若CO₂的轉(zhuǎn)化率為a，
             CO₂（g）+3H₂（g）=CH₂OH（g）+H₂O（g）
起始量（mol）  1       3        0         0
變化量（mol）  a       3a       a         a
平衡量（mol） 1-a     3-3a      a         a
容器內(nèi)的壓強與起始壓強之比=（4-2a）：4=$\frac{1-a}{2}$，
故答案為：$\frac{1-a}{2}$．

點評 本題考查化學反應速率、平衡的圖象以及化學平衡的計算，為高考常見題型和高頻考點，側(cè)重于學生的分析、計算能力的考查，注意把握對題目圖象的分析．題目較為綜合，具有一定難度．