Question

（10分）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實線所示。a，b，c，d括號內數據表示坐標．
（1）0~a，a~b，b~c，c~d四段中，平均反應速率最大的時間段是___________ ，該時間段內H₂的平均反應速率是_____________。
（2）平衡時CO₂的轉化率是多少？反應前后容器內的壓強比時多少？（請按計算題格式在答題卡上作答）
L)

Answer 1

（1）0~a段；該時間段內H₂的平均反應速率是1mol/(L·min)  （2）33% ；7︰5

解析試題分析：（1）0~a段：V(H₂)="(8mol-6mol)÷2L÷1min=1mol/(L·min);" a~b段：V(H₂)="(6mol-3mol)÷" 2L÷ 2min="0.75mol/(L·min);" b~c段：V(H₂)="(3mol-2mol)÷2L÷5min=0.1mol/(L·min);" c~d段：V(H₂)="(2" mol- 2mol)÷2L÷5min0=0.1mol/(L·min)。所以平均反應速率最大的時間段是0~a段。該時間段內H₂的平均反應速率是1mol/(L·min)。（2） 在反應過程中H₂的物質的量改變6mol,因為CO₂與H₂反應的物質的量的比為1:3，所以CO₂反應消耗的物質的量為2mol.因此平衡時CO₂的轉化率是(2mol÷6molCO₂) ×100%= 33%。反應前后容器內的壓強比等于氣體的物質的量的比。在反應開始時，n(總)=6+8=14mol;當反應達到平衡時，n(H₂)=2mol；n(CO₂)=(6-2)mol=4mol；n(CH₃OH)=2mol；n(H₂O)= 2mol。所以n(總)平衡=10mol.n(開始)：n(平衡)=14:10=7︰5。所以反應前后容器內的壓強比7︰5。
考點：考查氣體的物質的量與壓強的關系、化學反應速率的比較與計算及物質的平衡轉化率的計算的知識。