Question

【题目】研究化学反应时，既要考虑物质变化与能量变化，也要关注反应的快慢与限度。回答下列问题:

(1)某温度时，在2 L容器中A、B两种物质间的转化反应中，A、B物质的量随时间变化的曲线如下图所示，由图中数据分析得：(A、B均为气体)

①该反应的化学方程式为____________________；

②反应开始至4 min时，B的平均反应速率为________ ；

③4 min时，反应是否达到平衡状态？________(填“是”或“否”)，8 min时，v(正)________v(逆)(填“＞”、“＜”或“＝”)。

(2)固定和利用CO2能有效地利用资源，并减少空气中的温室气体。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)。某科学实验将6molCO2和8molH2充入2L的密闭容器中，测得H2的物质的量随时间变化如图曲线Ⅱ所示。a，b，c，d，e括号内数据表示坐标．

①a—b，b—c，c—d，d—e四段中，平均反应速率最大的时间段是___________ ，该时间段内CO2的平均反应速率是________。

②若在反应中加入了催化剂，则反应过程将变为图中的曲线_____ (填“Ⅰ”或“Ⅱ”或“Ⅲ”)。

③平衡时CO2的转化率是_________；反应前后容器内的压强比是__________。

Answer 1

【答案】2A(g)B(g) 0.025mol/(Lmin) 否 ＝ a—b 1/3mol/(L min) Ⅰ 33% 7:5

【解析】

根据图像数据及反应方程式计算反应速率；根据图像数据分析是否达到平衡状态及进行转化率的相关计算。

(1)①由图像知相同时间内，A物质的量减少0.6mol，B物质的量增加0.3mol，所以该反应的化学方程式为2A(g)B(g)；

②根据图中的比例关系可知，反应开始至4 min时，n(B)=0.4mol，则v(B)= ；

③由图示知4 min时，反应物和生成物物质的量还在变化，所以反应没有达到平衡状态；8 min时，反应物和生成物物质的量不再变化，反应达到平衡状态，所以v(正)=v(逆)；

(2)①如图所示，刚开始时，反应物的浓度大，所以平均反应速率最大的时间段是a—b；v(H2)=，则v(CO2)=1/3v(H2)=1/3×1mol/(L min)=1/3mol/(L min)；

②反应中加入了催化剂，则反应速率加快，到达平衡所用的时间减少，但平衡状态相同，反应过程将变为图中的曲线Ⅰ；

③如图所示平衡时n(H2)=2mol，则反应消耗的氢气为 8mol-2mol=6mol，消耗的二氧化碳为 6mol×1/3=2mol，则平衡时CO2的转化率是=33%；平衡时生成的 CH3OH、H2O物质的量分别为：6mol×1/3=2mol，则反应前后容器内的压强比等于反应前后气体物质的量之比：7:5，故答案为：a—b；1/3mol/(L min)；Ⅰ；33%；7:5。