Question

8．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(lái)生產(chǎn)甲醇燃料的方法：CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃OH（g）+H₂O（g）+49kJ．某科學(xué)實(shí)驗(yàn)將6molCO₂和8molH₂充入2L的密閉容器中，測(cè)得H₂的物質(zhì)的量隨時(shí)間變化如圖實(shí)線所示．a(chǎn)，b，c，d括號(hào)內(nèi)數(shù)據(jù)表示坐標(biāo)．
（1）0～a，a～b，b～c，c～d四段中，平均反應(yīng)速率最大的時(shí)間段是0～a，該時(shí)間段內(nèi)H₂的平均反應(yīng)速率是1mol/（L•min）．
（2）平衡時(shí)CO₂的轉(zhuǎn)化率是多少？反應(yīng)前后容器內(nèi)的壓強(qiáng)比時(shí)多少？（請(qǐng)按計(jì)算題格式在答題卡上作答）

Answer 1

分析 （1）a點(diǎn)時(shí)還沒(méi)有達(dá)到平衡狀態(tài)，從反應(yīng)物的物質(zhì)的量的變化趨勢(shì)判斷反應(yīng)進(jìn)行的方向，依次判斷正逆反應(yīng)速率大小，根據(jù)曲線的斜率判斷，斜率越大，說(shuō)明在單位時(shí)間內(nèi)反應(yīng)物的變化率越大，反應(yīng)速率越大，也可分別計(jì)算不同時(shí)間內(nèi)的反應(yīng)速率大小來(lái)進(jìn)行比較；
（2）利用三段式進(jìn)行計(jì)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=$\frac{消耗量}{起始量}$×100%，氣體壓強(qiáng)之比等于氣體物質(zhì)的量之比．

解答 解：（1）a點(diǎn)時(shí)還沒(méi)有達(dá)到平衡狀態(tài)，反應(yīng)物氫氣的物質(zhì)的量繼續(xù)減小，平衡向正向移動(dòng)，所以正反應(yīng)速率大于逆反應(yīng)速率，分別計(jì)算不同時(shí)間內(nèi)的反應(yīng)速率：
0～1min內(nèi)，v（H₂）=$\frac{（8-6）mol}{2L×1min}$=1mol/（L•min）；
1～3min內(nèi)，v（H₂）=$\frac{（6-3）mol}{2L×（3-1）}$=0.75mol/（L•min）；
3～8min內(nèi)，v（H₂）=$\frac{（3-1）mol}{2L×（8-3）min}$=0.1mol/（L•min）；
8min后達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)，正逆反應(yīng)速率相等，綜合速率為零；所以0～1min內(nèi)反應(yīng)速率最大，8～11min反應(yīng)速率最小，
故答案為：0～a；1mol/（L•min）；
（2）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(yīng)前后容器內(nèi)的壓強(qiáng)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；
答：平衡時(shí)二氧化碳的轉(zhuǎn)化率為33.3%，該條件下反應(yīng)前后容器內(nèi)的壓強(qiáng)比為7：5．

點(diǎn)評(píng) 本題考查化學(xué)反應(yīng)速率或平衡的圖象和熱化學(xué)反應(yīng)方程式，考查計(jì)算反應(yīng)速率的大小比較以及反應(yīng)物轉(zhuǎn)化的多少，注意把握對(duì)題目圖象的分析．題目較為綜合，具有一定難度．