Question

工業(yè)上也可以用CO2和H2反應(yīng)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(yīng)生成氣體甲醇和水，放出49.5kJ的熱量。試寫出該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式： 。

某次實(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)間變化如下圖所示（實(shí)線）。

試回答下列問題：

（1）a點(diǎn)正反應(yīng)速率 （填大于、等于或小于）逆反應(yīng)速率。

（2）下列時(shí)間段平均反應(yīng)速率最大的是 ，最小的是 。

A．0～1min

B．1～3min

C．3～8min

D．8～11min

（3）計(jì)算該實(shí)驗(yàn)平衡時(shí)氫氣的轉(zhuǎn)化率和該條件下反應(yīng)的平衡常數(shù)K（寫出計(jì)算過程）。

 

（4）僅改變某一實(shí)驗(yàn)條件再進(jìn)行兩次實(shí)驗(yàn)，測(cè)得H2的物質(zhì)的量隨時(shí)間變化如圖中虛線所示，曲線I對(duì)應(yīng)的實(shí)驗(yàn)條件改變是 ，曲線II對(duì)應(yīng)的實(shí)驗(yàn)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(xué)式、狀態(tài)錯(cuò)誤0分；－、焓變數(shù)值、單位錯(cuò)漏合扣1分；計(jì)量數(shù)用分?jǐn)?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(zhì)的量濃度（mol /L） 3 4 0 0

轉(zhuǎn)化物質(zhì)的量濃度（mol /L） 1 3 1 1

平衡物質(zhì)的量濃度（mol /L） 2 1 1 1 （1分）

H2的轉(zhuǎn)化率= 或0.75

（2分，用分?jǐn)?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(jié)果1分；結(jié)果、單位錯(cuò)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(qiáng)（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(shí)放出4.95kJ的能量，則1mol二氧化碳全部反應(yīng)放熱49.5KJ；結(jié)合熱化學(xué)方程式書寫方法寫出熱化學(xué)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(zhì)的量減小，說明反應(yīng)向著正向移動(dòng)，正反應(yīng)速率大于逆反應(yīng)速率，

故答案為：大于；

（2）由圖1可知，0～1min內(nèi)氫氣的變化量為8mol-6mol=2mol； B．1～3min內(nèi)氫氣的變化量為6mol-3mol=3mol，平均1min變化量為1.5mol； C．3～8min內(nèi)氫氣的變化量為3mol-2mol=1mol，平均1min變化量為0.2mol；D．8～11min達(dá)平衡狀態(tài)，氫氣的物質(zhì)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(shí)線表示的曲線，在8分鐘達(dá)到平衡狀態(tài)，此時(shí)氫氣的物質(zhì)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(yīng)前二氧化碳的濃度為：6/2=3mol/L利用化學(xué)平衡的三段式可得,

CO2（g）＋3H2（g）CH3OH（g）＋H2O（g）

起始物質(zhì)的量濃度（mol /L） 3 4 0 0

轉(zhuǎn)化物質(zhì)的量濃度（mol /L） 1 3 1 1

平衡物質(zhì)的量濃度（mol /L） 2 1 1 1 （1分）

H2的轉(zhuǎn)化率= 或0.75

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

故答案為：升高溫度；增大壓強(qiáng)．

考點(diǎn)：本題考查化學(xué)平衡圖象、反應(yīng)速率大小判斷、外界條件對(duì)平衡的影響等