Question

19．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，该方法的热化学方程式是：CO₂+3H₂（g）?CH₃OH（g）+H₂O（g）+49.0kJ
某科学实验小组将6molCO₂和8molH₂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（图中字母后的数字表示对应的坐标）：
回答下列问题：
（1）图中a点时，正反应速率大于（填“大于”、“等于”或“小于”）逆反应速率．
（2）由图分析，在下列时间段内反应速率最快的时间段是A（填答案编号）．
A．0～1minB．1～3minC．3～8minD．8～11min
（3）该反应在0～8min内CO₂的平均反应速率是0.125mol/（L•min）．
（4）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．

Answer 1

分析 （1）当平衡向正反应方向移动时，正反应速率大于逆反应速率；    
（2）根据v=$\frac{\frac{△n}{V}}{△t}$判断反应速率大小；
（3）先计算氢气的反应速率，再根据氢气和二氧化碳的关系式计算CO₂的平均反应速率；
（4）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．

解答 解：（1）该反应未达到平衡状态时，平衡向正反应方向移动，则正反应速率大于逆反应速率，故答案为：大于；
（2）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； 
（3）0～8min内氢气的平均反应速率v=$\frac{\frac{△n}{V}}{△t}$=$\frac{\frac{8-2}{2}}{8}$mol/（L•min）=0.375mol/（L•min），该反应中，同一时间段内二氧化碳的平均反应速率是氢气的$\frac{1}{3}$，所以二氧化碳的平均反应速率是0.125mol/（L•min），故答案为：0.125mol/（L•min）；
（4）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．

点评 此题考查化学反应速率或平衡的图象，考查计算反应速率的大小及化学平衡的移动，注意把握对题目图象的分析，题目较为综合，具有一定难度．