Question

工業(yè)上也可以用CO2和H2反應制得甲醇。在2×105Pa、300℃的條件下，若有44g CO2與6g H2恰好完全反應生成氣體甲醇和水，放出49.5kJ的熱量。試寫出該反應的熱化學方程式： 。

某次實驗將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下圖所示（實線）。

試回答下列問題：

（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 ，最小的是 。

A．0～1min

B．1～3min

C．3～8min

D．8～11min

（3）計算該實驗平衡時氫氣的轉化率和該條件下反應的平衡常數(shù)K（寫出計算過程）。

 

（4）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II對應的實驗條件改變是 。

 

Answer 1

CO2(g)+3H2(g) = CH3OH(g)+H2O(g) △H= －49.5kJ·mol-1

（3分，方程式2分，△H的表示1分，化學式、狀態(tài)錯誤0分；－、焓變數(shù)值、單位錯漏合扣1分；計量數(shù)用分數(shù)表示與焓變相匹配也給分）

（1）大于 （2分） （2）A（1分）， D （1分）

（3）

CO2（g）＋3H2（g）CH3OH（g）＋H2O（g）

起始物質的量濃度（mol /L） 3 4 0 0

轉化物質的量濃度（mol /L） 1 3 1 1

平衡物質的量濃度（mol /L） 2 1 1 1 （1分）

H2的轉化率= 或0.75

（2分，用分數(shù)表示扣1分, 代入數(shù)值不帶單位不扣分，不考慮有效數(shù)字）

（3分）

（其中列式1分，代入數(shù)值1分，結果1分；結果、單位錯誤合扣1分，代入數(shù)值不帶單位不扣分，K值不帶單位不扣分，不考慮有效數(shù)字）

（4）升高溫度（2分） 增大壓強（2分）

 

【解析】

試題分析：已知4.4g CO2氣體與H2經(jīng)催化加氫生成CH3OH氣體和水蒸氣時放出4.95kJ的能量，則1mol二氧化碳全部反應放熱49.5KJ；結合熱化學方程式書寫方法寫出熱化學方程式為：CO2（g）+3H2（g）=CH3OH（g）+H2O（g）△H=-49.5KJ/mol；

故答案為：CO2（g）+3H2（g）=CH3OH（g）+H2O（g）△H=-49.5KJ/mol；

（1）根據(jù)圖象可知，a到b過程中氫氣的物質的量減小，說明反應向著正向移動，正反應速率大于逆反應速率，

故答案為：大于；

（2）由圖1可知，0～1min內氫氣的變化量為8mol-6mol=2mol； B．1～3min內氫氣的變化量為6mol-3mol=3mol，平均1min變化量為1.5mol； C．3～8min內氫氣的變化量為3mol-2mol=1mol，平均1min變化量為0.2mol；D．8～11min達平衡狀態(tài)，氫氣的物質的量不再變化．故1～3min速率增大，8～11min速率最小，

故答案為：A；D；

（3）由圖象可知，實線表示的曲線，在8分鐘達到平衡狀態(tài)，此時氫氣的物質的量為2mol，氫氣的濃度為：2/2=1mol/L氫氣的濃度變化為：8/2減去1等于3mol反應前二氧化碳的濃度為：6/2=3mol/L利用化學平衡的三段式可得,

CO2（g）＋3H2（g）CH3OH（g）＋H2O（g）

起始物質的量濃度（mol /L） 3 4 0 0

轉化物質的量濃度（mol /L） 1 3 1 1

平衡物質的量濃度（mol /L） 2 1 1 1 （1分）

H2的轉化率= 或0.75

（4）對于可逆反應CO2（g）+3H2（g）?CH3OH（g）+H2O（g）△H=-49.0kJ?mol-1，正反應是體積減小的放熱反應；由圖1可知，曲線Ⅰ最先到達平衡，平衡時氫氣的物質的量增大，故改變條件應增大反應速率且平衡向逆反應移動，可以采取的措施為：升高溫度；曲線Ⅱ到達平衡的時間比原平衡短，平衡時氫氣的物質的量減小，故改變條件應增大反應速率且平衡向正反應移動，可以采取的措施為：增大壓強或者是增大CO2濃度，

故答案為：升高溫度；增大壓強．

考點：本題考查化學平衡圖象、反應速率大小判斷、外界條件對平衡的影響等