Question

8．工业上有一种用C0₂来生产甲醇燃料的方法：CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃OH（g）+H₂O（g）△H=-49.0kJ•mol^-1，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所示（实线）．图中数据a（1，6）表示：在1min时H₂的物质的量是6mol．
（1）a点正反应速率大于（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．
A．O～1min    B．1～3min    C．3～8min    D．8～11min
（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升高温度，曲线Ⅱ对应的实验条件改变是增大压强，体积不变再充入3molCO₂和4mol H₂，H₂O（g）的体积分数增大（填“增大”“不变”或“减小”）．
（4）若将1molCO₂和3molH₂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$\frac{1-a}{2}$．

Answer 1

分析 （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，依次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的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；
（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．

解答 解：（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，故答案为：大于；
（2）由图可知，
A.0～1min内氢气的变化量为8mol-6mol=2mol；
 B．1～3min内氢气的变化量为6mol-3mol=3mol，平均1min变化量为1.5mol；
 C．3～8min内氢气的变化量为3mol-2mol=1mol，平均1min变化量为0.2mol；
D．8～11min达平衡状态，氢气的物质的量不再变化．
故1～3min速率增大．
故答案为：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，体积不变再充入3molCO₂和4mol H₂，相当于增大压强，平衡正向移动，则H₂O（g）的体积分数增大，
故答案为：升高温度；增大压强；增大；
（4）在T₁度时，将1molCO₂和3molH₂充入一密闭恒容容器中，充分反应达到平衡后，若CO₂的转化率为a，
             CO₂（g）+3H₂（g）=CH₂OH（g）+H₂O（g）
起始量（mol）  1       3        0         0
变化量（mol）  a       3a       a         a
平衡量（mol） 1-a     3-3a      a         a
容器内的压强与起始压强之比=（4-2a）：4=$\frac{1-a}{2}$，
故答案为：$\frac{1-a}{2}$．

点评 本题考查化学反应速率、平衡的图象以及化学平衡的计算，为高考常见题型和高频考点，侧重于学生的分析、计算能力的考查，注意把握对题目图象的分析．题目较为综合，具有一定难度．