Question

工業(yè)上也可以用CO₂和H₂反應(yīng)制得甲醇。在2×10⁵Pa、300℃的條件下，若有44g CO₂與6g H₂恰好完全反應(yīng)生成氣體甲醇和水，放出49.5kJ的熱量。試寫出該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式：                                             。
某次實(shí)驗(yàn)將6molCO₂和8molH₂充入2L的密閉容器中，測(cè)得H₂的物質(zhì)的量隨時(shí)間變化如下圖所示（實(shí)線）。
試回答下列問題：

（1）a點(diǎn)正反應(yīng)速率     （填大于、等于或小于）逆反應(yīng)速率。
（2）下列時(shí)間段平均反應(yīng)速率最大的是       ，最小的是       。

A．0～1min

B．1～3min

C．3～8min

D．8～11min

（3）計(jì)算該實(shí)驗(yàn)平衡時(shí)氫氣的轉(zhuǎn)化率和該條件下反應(yīng)的平衡常數(shù)K（寫出計(jì)算過程）。
（4）僅改變某一實(shí)驗(yàn)條件再進(jìn)行兩次實(shí)驗(yàn)，測(cè)得H₂的物質(zhì)的量隨時(shí)間變化如圖中虛線所示，曲線I對(duì)應(yīng)的實(shí)驗(yàn)條件改變是                    ，曲線II對(duì)應(yīng)的實(shí)驗(yàn)條件改變是                    。

Answer 1

CO₂(g)+3H₂(g) = CH₃OH(g)+H₂O(g) △H= －49.5kJ·mol^-1
（3分，方程式2分，△H的表示1分，化學(xué)式、狀態(tài)錯(cuò)誤0分；－、焓變數(shù)值、單位錯(cuò)漏合扣1分；計(jì)量數(shù)用分?jǐn)?shù)表示與焓變相匹配也給分）
（1）大于 （2分）    （2）A（1分），  D （1分）
（3）
CO₂（g）＋3H₂（g）CH₃OH（g）＋H₂O（g）
起始物質(zhì)的量濃度（mol /L）  3         4              0           0
轉(zhuǎn)化物質(zhì)的量濃度（mol /L）  1         3              1           1
平衡物質(zhì)的量濃度（mol /L）  2         1              1           1   （1分）
H₂的轉(zhuǎn)化率=    或0.75
（2分，用分?jǐn)?shù)表示扣1分,代入數(shù)值不帶單位不扣分，不考慮有效數(shù)字）
（3分）
（其中列式1分，代入數(shù)值1分，結(jié)果1分；結(jié)果、單位錯(cuò)誤合扣1分，代入數(shù)值不帶單位不扣分，K值不帶單位不扣分，不考慮有效數(shù)字）
（4）升高溫度（2分）  增大壓強(qiáng)（2分）

解析試題分析：已知4.4g CO₂氣體與H₂經(jīng)催化加氫生成CH₃OH氣體和水蒸氣時(shí)放出4.95kJ的能量，則1mol二氧化碳全部反應(yīng)放熱49.5KJ；結(jié)合熱化學(xué)方程式書寫方法寫出熱化學(xué)方程式為：CO₂（g）+3H₂（g）=CH₃OH（g）+H₂O（g）△H=-49.5KJ/mol；
故答案為：CO₂（g）+3H₂（g）=CH₃OH（g）+H₂O（g）△H=-49.5KJ/mol；
（1）根據(jù)圖象可知，a到b過程中氫氣的物質(zhì)的量減小，說明反應(yīng)向著正向移動(dòng)，正反應(yīng)速率大于逆反應(yīng)速率，
故答案為：大于；
（2）由圖1可知，0～1min內(nèi)氫氣的變化量為8mol-6mol=2mol； B．1～3min內(nèi)氫氣的變化量為6mol-3mol=3mol，平均1min變化量為1.5mol； C．3～8min內(nèi)氫氣的變化量為3mol-2mol=1mol，平均1min變化量為0.2mol；D．8～11min達(dá)平衡狀態(tài)，氫氣的物質(zhì)的量不再變化．故1～3min速率增大，8～11min速率最小，
故答案為：A；D；
（3）由圖象可知，實(shí)線表示的曲線，在8分鐘達(dá)到平衡狀態(tài)，此時(shí)氫氣的物質(zhì)的量為2mol，氫氣的濃度為：2/2=1mol/L氫氣的濃度變化為：8/2減去1等于3mol反應(yīng)前二氧化碳的濃度為：6/2=3mol/L利用化學(xué)平衡的三段式可得,
CO₂（g）＋3H₂（g）CH₃OH（g）＋H₂O（g）
起始物質(zhì)的量濃度（mol /L）  3         4              0           0
轉(zhuǎn)化物質(zhì)的量濃度（mol /L）  1         3              1           1
平衡物質(zhì)的量濃度（mol /L）  2         1              1           1   （1分）
H₂的轉(zhuǎn)化率=    或0.75

（4）對(duì)于可逆反應(yīng)CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃OH（g）+H₂O（g）△H=-49.0kJ?mol^-1，正反應(yīng)是體積減小的放熱反應(yīng)；由圖1可知，曲線Ⅰ最先到達(dá)平衡，平衡時(shí)氫氣的物質(zhì)的量增大，故改變條件應(yīng)增大反應(yīng)速率且平衡向逆反應(yīng)移動(dòng)，可以采取的措施為：升高溫度；曲線Ⅱ到達(dá)平衡的時(shí)間比原平衡短，平衡時(shí)氫氣的物質(zhì)的量減小，故改變條件應(yīng)增大反應(yīng)速率且平衡向正反應(yīng)移動(dòng)，可以采取的措施為：增大壓強(qiáng)或者是增大CO₂濃度，
故答案為：升高溫度；增大壓強(qiáng)．
考點(diǎn)：本題考查化學(xué)平衡圖象、反應(yīng)速率大小判斷、外界條件對(duì)平衡的影響等