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．工業上有一種用CO₂來生產甲醇燃料的方法：
CO₂（g）+3H₂（g）CH₃OH（g）+H₂O（g）+49kJ
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所示（實線）．a，b，c，d括號內數據表示坐標．
（1）a點正反應速率

 

（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．0～1min     B．1～3min     C．3～8min
（3）僅改變某一實驗條件再進行兩次實驗，測得H₂的物質的量隨時間變化如圖中虛線所示，曲線I對應的實驗條件改變是

 

，曲線III對應的實驗條件改變是

 

．
（4）比較以上三種不同狀態下的平衡常數大小（用K_Ⅰ、K_Ⅱ、K_Ⅲ表示）

 

．
（5）若在開始時，科學實驗將3molCO₂和4molH₂充入2L的密閉容器中，其他條件不變，達平衡后氫氣的物質的量n

 

 1mol（填大于，小于或等于）．

Answer 1

分析：（1）a點時還沒有達到平衡狀態，從反應物的物質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）根據曲線的斜率判斷，斜率越大，說明在單位時間內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化的物質的量來分析，曲線I反應速率增大，但轉化的氫氣的物質的量少，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，轉化的氫氣的物質的量多，平衡正向移動，應是增大壓強；
（4）平衡常數只受溫度的影響，該反應放熱，升高溫度平衡逆向移動，平衡常數減小；
（5）若在開始時，科學實驗將3molCO₂和4molH₂充入2L的密閉容器中，與將6molCO₂和8molH₂充入2L的密閉容器中比較，無論壓強還是濃度都小于后者，而后者平衡時的氫氣的物質的量為2mol，則該條件下達到平衡時氫氣的物質的量大于1mol．

解答：解：（1）a點時還沒有達到平衡狀態，反應物氫氣的物質的量繼續減小，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）分別計算不同時間內的反應速率：0～1min內，v（H₂）=

2mol 2L

1min

=1mol/(L?min)；
  1～3min內，v（H₂）=

3mol 2L

2min

=0.75mol/(L?min)；
3～8min內，v（H₂）=

1mol 2L

5min

=0.1mol/(L?min)．
所以0～1min內反應速率最大．
故答案為：A；
（3）曲線I反應速率增大，但轉化的氫氣的物質的量少，應是升高溫度，因該反應放熱，升高溫度平衡逆向移動，不利于氫氣的轉化，故曲線I是升高溫度；曲線Ⅲ反應速率增大，轉化的氫氣的物質的量多，因增大壓強平衡正向移動，故應是增大壓強．故答案為：升高溫度； 增大壓強；
（4）平衡常數只受溫度的影響，該反應放熱，升高溫度平衡逆向移動，平衡常數減小，曲線Ⅰ溫度最高，曲線Ⅱ和曲線Ⅲ溫度相同，故K_Ⅰ＜K_Ⅱ=K_Ⅲ，故答案為：K_Ⅰ＜K_Ⅱ=K_Ⅲ；
（5）若在開始時，科學實驗將3molCO₂和4molH₂充入2L的密閉容器中，與將6molCO₂和8molH₂充入2L的密閉容器中比較，相當于在原來的基礎上擴大容器的體積為原來的2倍，壓強減小，平衡逆向移動，氫氣的轉化率減小，故消耗的氫氣小于
6molCO₂和8molH₂充入2L的密閉容器中的

1

2

，則該條件下達到平衡時氫氣的物質的量大于1mol．
故答案為：＞．

點評：此題考查化學反應速率或平衡的圖象和熱化學反應方程式，考查計算反應速率的大小比較以及反應物轉化的多少，注意把握對題目圖象的分析．題目較為綜合，具有一定難度．