Question

（2011?閔行區(qū)二模）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來生產(chǎn)甲醇燃料的方法，該方法的化學(xué)方程式是：
CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃OH（g）+H₂O（g）+49.0kJ
某科學(xué)實(shí)驗(yàn)將6mol CO₂和8mol H₂充入一容積為2L的密閉容器中，測得H₂的物質(zhì)的量隨時間變化如圖中實(shí)線所示（圖中字母后的數(shù)字表示對應(yīng)的坐標(biāo)）：
回答下列問題：
（1）圖中a點(diǎn)時，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，在下列時間段內(nèi)反應(yīng)速率最快的時間段是

a

（填答案編號）．
a．0～1min     b．1～3min    c．3～8min    d．8～11min
（3）該反應(yīng)在0～8min內(nèi)CO₂的平均反應(yīng)速率是

0.125

mol/（L?min）．
（4）該反應(yīng)的平衡常數(shù)表達(dá)式為：K=

[CH3OH]?[H2O]

[CO2]?[H2]3

．
（5）僅改變某一條件再進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，測得H₂的物質(zhì)的量隨時間變化如圖中虛線所示．與實(shí)線相比，曲線Ⅰ改變的條件可能是

升高溫度

，曲線Ⅱ改變的條件可能是

增大壓強(qiáng)

．
若實(shí)線對應(yīng)條件下平衡常數(shù)為K，曲線Ⅰ對應(yīng)條件下平衡常數(shù)為K₁，曲線Ⅱ?qū)��?yīng)條件下平衡常數(shù)為K₂，則K、K₁和K₂的大小關(guān)系是

K₁＜K₂=K

．
（6）下列表述能表示該反應(yīng)已達(dá)平衡的是

a、c

（填答案編號）．
a．容器內(nèi)壓強(qiáng)不再改變                 b．容器內(nèi)氣體的密度不再改變
c．容器內(nèi)氣體平均摩爾質(zhì)量不再改變     d．容器內(nèi)各物質(zhì)的物質(zhì)的量相等．

Answer 1

分析：（1）當(dāng)平衡向正反應(yīng)方向移動時，正反應(yīng)速率大于逆反應(yīng)速率；    
（2）根據(jù)v=

△n V

△t

判斷反應(yīng)速率大��；
（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）化學(xué)平衡常數(shù)等于生成物濃度冪之積與反應(yīng)物濃度冪之積之比；
（5）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)平衡的時間，但升高溫度平衡向吸熱反應(yīng)方向移動，增大壓強(qiáng)平衡向氣體體積減小的方向移動，平衡常數(shù)只與溫度有關(guān)，該反應(yīng)中溫度越高，平衡常數(shù)越�。�
（6）當(dāng)達(dá)到平衡狀態(tài)時，正逆反應(yīng)速率相等，各物質(zhì)的濃度不變，由此衍生的一些物理量也不發(fā)生變化．

解答：解：（1）該反應(yīng)未達(dá)到平衡狀態(tài)時，平衡向正反應(yīng)方向移動，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=

△n V

△t

=

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=

△n V

△t

=

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=

△n V

△t

=

3-2 2

5

mol/（L?min）=0.1mol/（L．min），
d．8～11min時該反應(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=

△n V

△t

=

8-2 2

8

mol/（L?min）=0.375mol/（L?min），該反應(yīng)中，同一時間段內(nèi)二氧化碳的平均反應(yīng)速率是氫氣的

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)的平衡表達(dá)式為：K=

[CH3OH]?[H2O]

[CO2]?[H2]3

，故答案為：

[CH3OH]?[H2O]

[CO2]?[H2]3

；

（5）該反應(yīng)是一個反應(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)平衡的時間縮短，則反應(yīng)速率增大，達(dá)到平衡時，氫氣的物質(zhì)的量大于原平衡狀態(tài)，說明改變條件I平衡向逆反應(yīng)方向移動，所以該條件是升高溫度；
改變條件II，反應(yīng)到達(dá)平衡的時間縮短，則反應(yīng)速率增大，達(dá)到平衡時，氫氣的物質(zhì)的量小于原平衡狀態(tài)，說明平衡向正反應(yīng)方向移動，則該條件是增大壓強(qiáng)，
升高溫度，平衡向逆反應(yīng)方向移動，平衡常數(shù)減小，且平衡常數(shù)只與溫度有關(guān)，溫度不變，平衡常數(shù)不變，所以K₁＜K₂=K，故答案為：K，故答案為：升高溫度；增大壓強(qiáng)；K₁＜K₂=K；
（6）a．該反應(yīng)是一個反應(yīng)前后氣體體積減小的放熱反應(yīng)，當(dāng)容器內(nèi)壓強(qiáng)不再改變時，該反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，故正確；                 
b．該容器的容積不變，氣體的質(zhì)量不變，所以容器內(nèi)氣體的密度始終不變，所以不能判斷反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，故錯誤；c．該反應(yīng)是一個反應(yīng)前后氣體體積減小的放熱反應(yīng)，當(dāng)該反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)時，容器內(nèi)氣體平均摩爾質(zhì)量不再改變，故正確；     
d．當(dāng)容器內(nèi)各物質(zhì)的物質(zhì)的量相等時該反應(yīng)不一定達(dá)到平衡狀態(tài)，這與反應(yīng)物的物質(zhì)的量及轉(zhuǎn)化率有關(guān)，故錯誤；
故選a、c．

點(diǎn)評：此題考查化學(xué)反應(yīng)速率或平衡的圖象和熱化學(xué)反應(yīng)方程式，考查計(jì)算反應(yīng)速率的大小及化學(xué)平衡狀態(tài)的判斷，注意把握對題目圖象的分析，題目較為綜合，具有一定難度．