Question

工業上可用CO₂生產甲醇，反應為：CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃OH（g）+H₂O（g）．將6mol CO₂和8mol H₂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．圖中虛線表示僅改變某一反應條件時，H₂物質的量隨時間的變化．請回答下列問題：
（1）反應開始至a點時v（H₂）=

1

mol?L^-1?min^-1
（2）若曲線I對應的條件改變是升高溫度，則該反應△H

＜

0（選填“大于”或“小于”）．
（3）曲線Ⅱ對應的條件改變是

B

A．保持溫度不變，加入催化劑
B．保持溫度不變，縮小容器體積
C．保持溫度、容器容積不變，充入6mol CO₂和8mol H₂的同時，充入少量氦氣
（4）保持溫度不變，若將平衡后的容器體積縮小至1L，重新達平衡時該化學反應的化學平衡常數為

0.5 L²?mol^-2

．

Answer 1

分析：（1）由圖可知，1min時氫氣物質的量變化量=8mol-6mol=2mol，根據v=

△n

V △t

計算v（H₂）；
（2）升高溫度，氫氣的量增大，說明平衡逆移，所以正方向為放熱反應；
（3）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，應是增大壓強即縮小體積；
（4）保持溫度不變，若將平衡后的容器體積縮小至1L，則平衡常數不變，根據已知反應物的量，利用三段式，求出平衡時各物質的物質的量，再求平衡常數．

解答：解：（1）由圖可知，1min時氫氣物質的量變化量=8mol-6mol=2mol，故v（H₂）=

2mol

2L        1min

=1mol/（L?min），
故答案為：1mol/（L?min）；
（2）若曲線I對應的條件改變是升高溫度，氫氣的量增大，說明平衡逆移，所以正方向為放熱反應，則該反應△H＜0，故答案為：＜；
（3）由圖可知，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，應是增大壓強即縮小體積，故答案為：B；
（4）保持溫度不變，若將平衡后的容器體積縮小至1L，則平衡常數不變，
設參加反應的二氧化碳為nmol；
         CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃OH（g）+H₂O
起始的量：6mol     8mol
反應的量：n        3n         n        n
平衡的量：6-n      8-3n       n        n
已知平衡時：氫氣的物質的量為2mol，所以8-3n=2，即n=2mol，所以CO₂、H₂、CH₃OH、H₂O的濃度分別為：2mol/L，1mol/L，1mol/L，1mol/L；
所以K=

c(CH3OH)c(H2O)

c(CO2)c3(H2)

=

1×1

2×13

=0.5L²?mol^-2，
故答案為：0.5 L²?mol^-2．

點評：本題考查化學反應中能量變化，化學反應速率、化學平衡影響因素與化學平衡圖象等，注意根據反應的特征分析圖象中條件的改變，難度中等．