Question

19．固定和利用CO₂，能有效地利用資源，并減少空氣中的溫室氣體．工業(yè)上正在研究利用CO₂來(lái)生產(chǎn)甲醇燃料的方法，該方法的熱化學(xué)方程式是：CO₂+3H₂（g）?CH₃OH（g）+H₂O（g）+49.0kJ
某科學(xué)實(shí)驗(yàn)小組將6molCO₂和8molH₂充入一容積為2L的密閉容器中，測(cè)得H₂的物質(zhì)的量隨時(shí)間變化如圖中實(shí)線(xiàn)所示（圖中字母后的數(shù)字表示對(duì)應(yīng)的坐標(biāo)）：
回答下列問(wèn)題：
（1）圖中a點(diǎn)時(shí)，正反應(yīng)速率大于（填“大于”、“等于”或“小于”）逆反應(yīng)速率．
（2）由圖分析，在下列時(shí)間段內(nèi)反應(yīng)速率最快的時(shí)間段是A（填答案編號(hào)）．
A．0～1minB．1～3minC．3～8minD．8～11min
（3）該反應(yīng)在0～8min內(nèi)CO₂的平均反應(yīng)速率是0.125mol/（L•min）．
（4）僅改變某一條件再進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，測(cè)得H₂的物質(zhì)的量隨時(shí)間變化如圖中虛線(xiàn)所示．與實(shí)線(xiàn)相比，曲線(xiàn)I改變的條件可能是升高溫度，曲線(xiàn)Ⅱ改變的條件可能是增大壓強(qiáng)．

Answer 1

分析 （1）當(dāng)平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)時(shí)，正反應(yīng)速率大于逆反應(yīng)速率；    
（2）根據(jù)v=$\frac{\frac{△n}{V}}{△t}$判斷反應(yīng)速率大小；
（3）先計(jì)算氫氣的反應(yīng)速率，再根據(jù)氫氣和二氧化碳的關(guān)系式計(jì)算CO₂的平均反應(yīng)速率；
（4）升高溫度和增大壓強(qiáng)都能增大反應(yīng)速率，縮短反應(yīng)到達(dá)平衡的時(shí)間，但升高溫度平衡向吸熱反應(yīng)方向移動(dòng)，增大壓強(qiáng)平衡向氣體體積減小的方向移動(dòng)．

解答 解：（1）該反應(yīng)未達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)，平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，則正反應(yīng)速率大于逆反應(yīng)速率，故答案為：大于；
（2）根據(jù)圖象知，A．0～1min內(nèi)氫氣的平均反應(yīng)速率v=$\frac{\frac{△n}{V}}{△t}$=$\frac{\frac{8-6}{2}}{1}$mol/（L•min）=1mol/（L•min）．
B．1～3min內(nèi)氫氣的平均反應(yīng)速率v=$\frac{\frac{△n}{V}}{△t}$=$\frac{\frac{6-3}{2}}{2}$mol/（L•min）=0.75mol/（L．min），
C．3～8min內(nèi)氫氣的平均反應(yīng)速率v=$\frac{\frac{△n}{V}}{△t}$=$\frac{\frac{3-2}{2}}{5}$mol/（L•min）=0.1mol/（L．min），
D．8～11min時(shí)該反應(yīng)處于平衡狀態(tài)，氫氣的物質(zhì)的量變化量為0，
所以反應(yīng)速率最大的是A，故選A； 
（3）0～8min內(nèi)氫氣的平均反應(yīng)速率v=$\frac{\frac{△n}{V}}{△t}$=$\frac{\frac{8-2}{2}}{8}$mol/（L•min）=0.375mol/（L•min），該反應(yīng)中，同一時(shí)間段內(nèi)二氧化碳的平均反應(yīng)速率是氫氣的$\frac{1}{3}$，所以二氧化碳的平均反應(yīng)速率是0.125mol/（L•min），故答案為：0.125mol/（L•min）；
（4）該反應(yīng)是一個(gè)反應(yīng)前后氣體體積減小的放熱反應(yīng)，改變條件I，反應(yīng)到達(dá)平衡的時(shí)間縮短，則反應(yīng)速率增大，達(dá)到平衡時(shí)，氫氣的物質(zhì)的量大于原平衡狀態(tài)，說(shuō)明改變條件I平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，所以該條件是升高溫度；
改變條件II，反應(yīng)到達(dá)平衡的時(shí)間縮短，則反應(yīng)速率增大，達(dá)到平衡時(shí)，氫氣的物質(zhì)的量小于原平衡狀態(tài)，說(shuō)明平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，則該條件是增大壓強(qiáng)，
故答案為：升高溫度；增大壓強(qiáng)．

點(diǎn)評(píng) 此題考查化學(xué)反應(yīng)速率或平衡的圖象，考查計(jì)算反應(yīng)速率的大小及化學(xué)平衡的移動(dòng)，注意把握對(duì)題目圖象的分析，題目較為綜合，具有一定難度．