Question

（2014?滨州一模）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．工业上正在研究利用CO₂来生产甲醇燃料的方法，该方法的化学方程式是：
CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃OH（g）+H₂O（g）△H=-49.0kJ?mol
某科学实验小组将6mol CO₂和8mol H₂充入一容积为2L的密闭容器中（温度保持不变），测得H₂的物质的量随时间变化如下图中实线所示（图中字母后的数字表示对应的坐标）．回答下列问题：
（1）该反应在0～8min内CO₂的平均反应速率是

0.125

mol?L^-1?min^-1
（2）此温度下该反应的平衡常数K的数值为

0.5

．
（3）仅改变某一条件再进行实验，测得H₂的物质的量随时间变化如图中虚线所示．与实线相比，曲线Ⅰ改变的条件可能是

升高温度

，曲线Ⅱ改变的条件可能是

增大压强

．若实线对应条件下平衡常数为K，曲线Ⅰ对应条件下平衡常数为K₁，曲线Ⅱ对应条件下平衡常数为K₂，则K、K₁和K₂的大小关系是

K₁＜K=K₂

．

Answer 1

分析：（1）由图可知，8min时氢气的物质的量为2mol，参加反应的氢气为8mol-2mol=6mol，根据v=

△n V

△t

计算v（H₂），再利用速率之比等于化学计量数之比计算v（CO₂）；
（2）由图可知，8min时，反应到达平衡，平衡时氢气的物质的量为2mol，根据三段式计算平衡时各组分的浓度，代入平衡常数表达式计算；
（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；
曲线Ⅲ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；
平衡常数只受温度的影响，该反应放热，升高温度平衡逆向移动，平衡常数减小．

解答：解：（1）由图可知，8min时氢气的物质的量为2mol，参加反应的氢气为8mol-2mol=6mol，故v（H₂）=

6mol 2L

8min

=0.375mol/（L?min），速率之比等于化学计量数之比，故v（CO₂）=

1

3

v（H₂）=

1

3

×0.375mol/（L?min）=0.125mol/（L?min），故答案为：0.125；
（2）由图可知，8min时，反应到达平衡，平衡时氢气的物质的量为2mol，参加反应的氢气为8mol-2mol=6mol，氢气的浓度变化量为

6mol

2L

=3mol/L，则：
              CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃OH（g）+H₂O（g）
开始（mol/L）：3        4         0         0
变化（mol/L）：1        3         1          1    
平衡（mol/L）：2        1         1          1
故该温度下平衡常数k=

1×1

2×13

=0.5，
故答案为：0.5；
（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Ⅲ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；
平衡常数只受温度的影响，该反应放热，升高温度平衡逆向移动，平衡常数减小，故温度越高平衡常数越小，曲线Ⅰ温度最高，实线和曲线ⅡⅢ温度相同，故K₁＜K=K₂，
故答案为：升高温度； 增大压强；K₁＜K=K₂．

点评：本题考查化学反应速率、化学平衡常数影响因素、化学平衡图象等，注意根据反应的特征分析图象中条件的改变，难度中等．