题目内容
【题目】工业上有一种用CO2来生产甲醇燃料的方法:CO2(g)+3H2(g)
CH3OH(g)+H2O(g) ΔH=-49.0kJ·mol-1,6 mol CO2和8 mol H2充入2 L的密闭容器中,测得H2的物质的量随时间变化如图所示(实线)。图中数据a(1,6)表示:在1 min时H2的物质的量是6mol。
(1)a点正反应速率____(填“大于”“等于”或“小于”)逆反应速率。
(2)下列时间段平均反应速率最大的是____。
A.0～1 min B.1～3 min C.3～8 min D.8～11 min
(3)仅改变某一实验条件再进行两次实验测得H2的物质的量随时间变化如图中所示(虚线)。曲线Ⅰ对应的实验条件改变是____,曲线Ⅱ对应的实验条件改变是______,体积不变再充入3 mol CO2和4 mol H2,达到新的平衡时,H2O(g)的体积分数____(填“增大”“不变”或“减小”)。
(4)若将1 mol CO2和3 mol H2充入该容器中,充分反应达到平衡后,若CO2转化率为a,则容器内的压强与起始压强之比为______(用a表示)。
【答案】大于 A 升高温度 增大压强 增大 (2-a)∶2
【解析】
(1)a点时还没有达到平衡状态，从反应物的物质的量的变化趋势判断反应进行的方向，以此判断正逆反应速率大小；
(2)根据曲线的斜率判断，斜率越大，说明在单位时间内反应物的变化率越大，反应速率越大，也可分别计算不同时间内的反应速率大小来进行比较；
(3)从虚线变化判断达到平衡时反应物转化的物质的量来分析，曲线I反应速率增大，但转化的氢气的物质的量少，应是升高温度，因该反应放热，升高温度平衡逆向移动，曲线Ⅱ反应速率增大，转化的氢气的物质的量多，平衡正向移动，应是增大压强；
(4)结合化学平衡三段式列式计算，气体压强之比等于气体物质的量之比计算得到；
(1)a点时还没有达到平衡状态，反应物氢气的物质的量继续减小，平衡向正向移动，所以正反应速率大于逆反应速率，因此，本题正确答案是：大于；
(2)由图可知，
A.0～1 min内氢气的变化量为2mol；
B.1～3 min内氢气的变化量为3mol，平均1min变化量为1.5mol；
C.3～8 min内氢气的变化量为1mol，平均1min变化量为0.2mol；
D.8～11 min内氢气的变化量为1mol，达平衡状态，氢气的物质的量不再变化，故0～1 min速率最大，因此，本题正确答案是:A;
(3)曲线I反应速率增大，但转化的氢气的物质的量少，应是升高温度，因该反应放热，升高温度平衡逆向移动，不利于氢气的转化，故曲线I是升高温度；曲线Ⅱ反应速率增大，转化的氢气的物质的量多，因增大压强平衡正向移动，故应是增大压强，体积不变再充入3 mol CO2和4 mol H2，相当于增大压强，平衡正向移动，则H2O(g)的体积分数增大， 因此，本题正确答案是：升高温度；增大压强；增大；
(4) 1 mol CO2和3 mol H2充入该容器中,充分反应达到平衡后,若CO2的转化率为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
容器内的压强与起始压强之比=(4-2a)：4=(2-a)∶2，因此，本题正确答案是：(2-a)∶2。
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