Question

5．科學(xué)家利用太陽(yáng)能分解水生成的氫氣在催化劑作用下與二氧化碳反應(yīng)生成甲醇，并開(kāi)發(fā)出直接以甲醇為燃料的燃料電池．已知H₂（g）、CO（g）和CH₃OH（l）的燃燒熱△H分別為-285.8kJ/mol、-283.0kJ/mol和-726.5kJ/mol．請(qǐng)回答下列問(wèn)題：
（1）在容積為2L的密閉容器中，由 CO₂和H₂合成甲醇，在其他條件不變的情況下，考查溫度對(duì)反應(yīng)的影響，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖所示（注：T₁、T₂均大于300℃）；
下列說(shuō)法正確的是③④（填序號(hào)）
①溫度為T(mén)₁時(shí)，從反應(yīng)開(kāi)始到平衡，生成甲醇的平均速率為：v （CH₃OH）=$\frac{{n}_{A}}{{t}_{A}}$mol/（L•min）
②該反應(yīng)在T₁時(shí)的平衡常數(shù)比T₂時(shí)的小　
③該反應(yīng)為放熱反應(yīng)
④處于A點(diǎn)的反應(yīng)體系的溫度從T₁變到T₂，達(dá)到平衡時(shí)$\frac{n{H}_{2}}{nC{H}_{2}OH}$增大
（2）在T₁溫度時(shí)，將1molCO ₂ 和3molH₂充入一密閉恒容容器中，充分反應(yīng)達(dá)到平衡后，CO₂轉(zhuǎn)化率為α，則容器內(nèi)的壓強(qiáng)與起始?jí)簭?qiáng)之比為$\frac{2-α}{2}$．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)圖象中甲醇的變化來(lái)計(jì)算反應(yīng)速率，并利用圖象中時(shí)間與速率的關(guān)系來(lái)分析T₁、T₂，再利用影響平衡的因素來(lái)分析解答；
（2）根據(jù)化學(xué)平衡的三段法計(jì)算平衡時(shí)各物質(zhì)的物質(zhì)的量，再利用反應(yīng)前后氣體的物質(zhì)的量之比等于壓強(qiáng)之比來(lái)解答．

解答 解：（1）根據(jù)題給圖象分析可知，T₂先達(dá)到平衡則T₂＞T₁，由溫度升高反應(yīng)速率增大可知T₂的反應(yīng)速率大于T₁，又溫度高時(shí)平衡狀態(tài)CH₃OH的物質(zhì)的量少，則說(shuō)明可逆反應(yīng)CO₂+3H₂?CH₃OH+H₂O向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，故正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，則T₁時(shí)的平衡常數(shù)比T₂時(shí)的大；
①v（CH₃OH）=$\frac{\frac{{n}_{A}}{2L}}{{t}_{A}}$=$\frac{{n}_{A}}{2{t}_{A}}$mol/L•min，故①錯(cuò)誤；
②正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，根據(jù)題給圖象分析可知，T₂先達(dá)到平衡則T₂＞T₁，升高溫度，平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，該反應(yīng)在T₁時(shí)的平衡常數(shù)比T₂時(shí)的大，故②錯(cuò)誤；
③依據(jù)圖象分析T₂先達(dá)到平衡則T₂＞T₁，由溫度升高反應(yīng)速率增大可知T₂的反應(yīng)速率大于T₁，又溫度高時(shí)平衡狀態(tài)CH₃OH的物質(zhì)的量少，則說(shuō)明可逆反應(yīng)CO₂+3H₂?CH₃OH+H₂O向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，故正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，故③正確；
④處于A點(diǎn)的反應(yīng)體系從T₁變到T₂，升高溫度，平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，達(dá)到平衡時(shí)，氫氣物質(zhì)的量增大、甲醇的物質(zhì)的量減小，故$\frac{n（{H}_{2}）}{n（C{H}_{3}OH）}$增大，故④正確；
故答案為：③④；
（2）由化學(xué)平衡的三段模式法計(jì)算可知，
       CO₂ （g）+3H₂（g）=CH₃OH（g）+H₂O（g）
起始    1        3          0          0
變化    α        3α         α          α
平衡    1-α      3-3α      α         α
根據(jù)相同條件下氣體的壓強(qiáng)之比等于物質(zhì)的量之比，
則容器內(nèi)的壓強(qiáng)與起始?jí)簭?qiáng)之比為=（1-a+3-3a+a+a）：（1+3）=（2-a）：2，
故答案為：$\frac{2-α}{2}$．

點(diǎn)評(píng) 本題主要考查了 圖象分析判斷，反應(yīng)速率、化學(xué)平衡等重要知識(shí)，難度中等，注意對(duì)基礎(chǔ)知識(shí)的理解掌握．