Question

10．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(yè)上有一種用CO₂來生產(chǎn)甲醇燃料的方法：CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃OH（g）+H₂O（g）△H=-49kJ/mol．某科學實驗在一定溫度下，將6molCO₂和8molH₂充入2   L的密閉容器中，測得H₂的物質(zhì)的量隨時間變化如圖實線所示．a(chǎn)，b，c，d括號內(nèi)數(shù)據(jù)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0～a，該時間段內(nèi)H₂的平均反應速率是1mol/（L•min）．
（2）a點正反應速率大于（填大于、等于或小于）逆反應速率．
（3）平衡時CO₂的轉(zhuǎn)化率是33.3%；反應前、后容器內(nèi)的壓強比是7：5．

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，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；
（2）根據(jù)圖示a點不是平衡狀態(tài)，反應繼續(xù)正向進行的情況來回答；
（3）利用三段式進行計算，
                CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃OH（g）+H₂O（g）
起始物質(zhì)的量/mol 6      8        0         0
物質(zhì)的量變化/mol 2      6        2         2
平衡物質(zhì)的量/mol 4      2        2         2
轉(zhuǎn)化率等于變化量和初始量的比值，氣體壓強之比等于氣體物質(zhì)的量之比，據(jù)此計算回答．

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，分別計算不同時間內(nèi)的反應速率：0～1min內(nèi)，v（H₂）=$\frac{（8-6）mol}{2L×1min}$=1mol/（L•min）；8min后達到化學平衡狀態(tài)，正逆反應速率相等，綜合速率為零；所以0～1min內(nèi)反應速率最大，8～11min反應速率最小，
故答案為：0～a；1mol/（L•min）；
（2）根據(jù)圖示a點不是平衡狀態(tài)，反應繼續(xù)正向進行，所以正反應速率大于逆反應速率，故答案為：大于；
（3）CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃OH（g）+H₂O（g）
起始物質(zhì)的量/mol      6          8        0        0
物質(zhì)的量變化/mol      2          6        2        2
平衡物質(zhì)的量/mol      4          2        2        2      
二氧化碳的轉(zhuǎn)化率=$\frac{2mol}{6mol}$×100%=33.3%，反應前后容器內(nèi)的壓強比等于氣體物質(zhì)的量之比：P前：P后=（6+8）：（4+2+2+2）=14：10=7：5；
故答案為：33%；7：5．

點評 本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(zhuǎn)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．