Question

12．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^-1
某科学实验将6mol CO₂和8mol H₂充入一容积为2L的密闭容器中，测得H₂的物质的量随时间变化如图中实线所示（如图中字母后数对表示对应的坐标）：
回答下列问题：
（1）由如图分析，在下列时间段内反应速率最快的时间段是a（填序号）．
a．0～1min　　　 b．1～3min    c．3～8min       d．8～11min
（2）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．
（3）下列表述能表示该反应已达平衡的是ac（填序号）．
a．容器内压强不再改变                 
b．容器内气体的密度不再改变
c．容器内气体的平均摩尔质量不再改变   
d．容器内各物质的物质的量相等．

Answer 1

分析 （1）根据v=$\frac{\frac{△n}{V}}{△t}$判断反应速率大小；    
（2）升高温度和增大压强都能增大反应速率，缩短反应到达平衡的时间，但升高温度平衡向吸热反应方向移动，增大压强平衡向气体体积减小的方向移动；
（3）当达到平衡状态时，正逆反应速率相等，各物质的浓度不变，由此衍生的一些物理量也不发生变化．

解答 解：（1）根据图象知，a．0～1min内氢气的平均反应速率v=$\frac{\frac{△n}{V}}{△t}$=$\frac{\frac{8-6}{2}}{1}$mol/（L•min）=1mol/（L•min）．
b．1～3min内氢气的平均反应速率v=$\frac{\frac{△n}{V}}{△t}$=$\frac{\frac{6-3}{2}}{2}$mol/（L•min）=0.75mol/（L．min），
c．3～8min内氢气的平均反应速率v=$\frac{\frac{△n}{V}}{△t}$=$\frac{\frac{3-2}{2}}{5}$mol/（L•min）=0.1mol/（L．min），
d．8～11min时该反应处于平衡状态，氢气的物质的量变化量为0，
所以反应速率最大的是a，故选a； 
故答案为：a； 
（2）该反应是一个反应前后气体体积减小的放热反应，改变条件I，反应到达平衡的时间缩短，则反应速率增大，达到平衡时，氢气的物质的量大于原平衡状态，说明改变条件I平衡向逆反应方向移动，所以该条件是升高温度；
改变条件II，反应到达平衡的时间缩短，则反应速率增大，达到平衡时，氢气的物质的量小于原平衡状态，说明平衡向正反应方向移动，则该条件是增大压强，
故答案为：升高温度；增大压强；
（3）a．该反应是一个反应前后气体体积减小的放热反应，当容器内压强不再改变时，该反应达到平衡状态，故a正确；                 
b．该容器的容积不变，气体的质量不变，所以容器内气体的密度始终不变，所以不能判断反应达到平衡状态，故b错误；
c．该反应是一个反应前后气体体积减小的放热反应，当该反应达到平衡状态时，容器内气体平均摩尔质量不再改变，故c确；     
d．当容器内各物质的物质的量相等时该反应不一定达到平衡状态，这与反应物的物质的量及转化率有关，故d错误；
故答案为：ac．

点评 本题考查化学反应速率或平衡的图象分析，计算反应速率的大小及化学平衡状态的判断，注意把握对题目图象的分析，题目较为综合，题目难度中等．