Question

【題目】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)　ΔH=-49.0kJ·mol-1,6 mol CO2和8 mol H2充入2 L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)。圖中數據a(1,6)表示:在1 min時H2的物質的量是6mol。

(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.0～1 min B.1～3 min C.3～8 min D.8～11 min

(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所示(虛線)。曲線Ⅰ對應的實驗條件改變是____,曲線Ⅱ對應的實驗條件改變是______,體積不變再充入3 mol CO2和4 mol H2,達到新的平衡時,H2O(g)的體積分數____(填“增大”“不變”或“減小”)。

(4)若將1 mol CO2和3 mol H2充入該容器中,充分反應達到平衡后,若CO2轉化率為a,則容器內的壓強與起始壓強之比為______(用a表示)。

Answer 1

【答案】大于 A 升高溫度 增大壓強 增大 (2-a)∶2

【解析】

(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，以此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Ⅱ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)結合化學平衡三段式列式計算，氣體壓強之比等于氣體物質的量之比計算得到；

(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，因此，本題正確答案是：大于；

(2)由圖可知，

A.0～1 min內氫氣的變化量為2mol；

B.1～3 min內氫氣的變化量為3mol，平均1min變化量為1.5mol；

C.3～8 min內氫氣的變化量為1mol，平均1min變化量為0.2mol；

D.8～11 min內氫氣的變化量為1mol，達平衡狀態，氫氣的物質的量不再變化，故0～1 min速率最大，因此，本題正確答案是: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Ⅱ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，體積不變再充入3 mol CO2和4 mol H2，相當于增大壓強，平衡正向移動，則H2O(g)的體積分數增大， 因此，本題正確答案是：升高溫度；增大壓強；增大；

(4) 1 mol CO2和3 mol H2充入該容器中,充分反應達到平衡后,若CO2的轉化率為a,
CO2(g) + 3H2(g) CH3OH(g) + H2O(g)
n0 1mol 3 mol 0 mol 0 mol
Δn a mol 3a mol a mol a mol
n平 1-a mol 3-3a mol a mol a mol
容器內的壓強與起始壓強之比=(4-2a)：4=(2-a)∶2，因此，本題正確答案是：(2-a)∶2。