Question

工业上可用CO₂生产甲醇，反应为：CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃OH（g）+H₂O（g）．将6mol CO₂和8mol H₂充入2L的密闭容器中，测得H₂的物质的量随时间变化如图实线所示．图中虚线表示仅改变某一反应条件时，H₂物质的量随时间的变化．请回答下列问题：
（1）反应开始至a点时v（H₂）=

1

mol?L^-1?min^-1
（2）若曲线I对应的条件改变是升高温度，则该反应△H

＜

0（选填“大于”或“小于”）．
（3）曲线Ⅱ对应的条件改变是

B

A．保持温度不变，加入催化剂
B．保持温度不变，缩小容器体积
C．保持温度、容器容积不变，充入6mol CO₂和8mol H₂的同时，充入少量氦气
（4）保持温度不变，若将平衡后的容器体积缩小至1L，重新达平衡时该化学反应的化学平衡常数为

0.5 L²?mol^-2

．

Answer 1

分析：（1）由图可知，1min时氢气物质的量变化量=8mol-6mol=2mol，根据v=

△n

V △t

计算v（H₂）；
（2）升高温度，氢气的量增大，说明平衡逆移，所以正方向为放热反应；
（3）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，应是增大压强即缩小体积；
（4）保持温度不变，若将平衡后的容器体积缩小至1L，则平衡常数不变，根据已知反应物的量，利用三段式，求出平衡时各物质的物质的量，再求平衡常数．

解答：解：（1）由图可知，1min时氢气物质的量变化量=8mol-6mol=2mol，故v（H₂）=

2mol

2L        1min

=1mol/（L?min），
故答案为：1mol/（L?min）；
（2）若曲线I对应的条件改变是升高温度，氢气的量增大，说明平衡逆移，所以正方向为放热反应，则该反应△H＜0，故答案为：＜；
（3）由图可知，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，应是增大压强即缩小体积，故答案为：B；
（4）保持温度不变，若将平衡后的容器体积缩小至1L，则平衡常数不变，
设参加反应的二氧化碳为nmol；
         CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃OH（g）+H₂O
起始的量：6mol     8mol
反应的量：n        3n         n        n
平衡的量：6-n      8-3n       n        n
已知平衡时：氢气的物质的量为2mol，所以8-3n=2，即n=2mol，所以CO₂、H₂、CH₃OH、H₂O的浓度分别为：2mol/L，1mol/L，1mol/L，1mol/L；
所以K=

c(CH3OH)c(H2O)

c(CO2)c3(H2)

=

1×1

2×13

=0.5L²?mol^-2，
故答案为：0.5 L²?mol^-2．

点评：本题考查化学反应中能量变化，化学反应速率、化学平衡影响因素与化学平衡图象等，注意根据反应的特征分析图象中条件的改变，难度中等．