Question

工业上也可以用CO₂和H₂反应制得甲醇。在2×10⁵Pa、300℃的条件下，若有44g CO₂与6g H₂恰好完全反应生成气体甲醇和水，放出49.5kJ的热量。试写出该反应的热化学方程式：                                              。

某次实验将6molCO₂和8molH₂充入2L的密闭容器中，测得H₂的物质的量随时间变化如下图所示（实线）。

试回答下列问题：

（1）a点正反应速率      （填大于、等于或小于）逆反应速率。

（2）下列时间段平均反应速率最大的是        ，最小的是        。

A．0～1min

B．1～3min

C．3～8min

D．8～11min

（3）计算该实验平衡时氢气的转化率和该条件下反应的平衡常数K（写出计算过程）。

（4）仅改变某一实验条件再进行两次实验，测得H₂的物质的量随时间变化如图中虚线所示，曲线I对应的实验条件改变是                     ，曲线II对应的实验条件改变是                     。

Answer

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，化学式、状态错误0分；－、焓变数值、单位错漏合扣1分；计量数用分数表示与焓变相匹配也给分）

（1）大于 （2分） （2）A（1分）， D （1分）

（3）

CO2（g）＋3H2（g）CH3OH（g）＋H2O（g）

起始物质的量浓度（mol /L） 3 4 0 0

转化物质的量浓度（mol /L） 1 3 1 1

平衡物质的量浓度（mol /L） 2 1 1 1 （1分）

H2的转化率= 或0.75

（2分，用分数表示扣1分, 代入数值不带单位不扣分，不考虑有效数字）

（3分）

（其中列式1分，代入数值1分，结果1分；结果、单位错误合扣1分，代入数值不带单位不扣分，K值不带单位不扣分，不考虑有效数字）

（4）升高温度（2分） 增大压强（2分）

【解析】

试题分析：已知4.4g CO2气体与H2经催化加氢生成CH3OH气体和水蒸气时放出4.95kJ的能量，则1mol二氧化碳全部反应放热49.5KJ；结合热化学方程式书写方法写出热化学方程式为：CO2（g）+3H2（g）=CH3OH（g）+H2O（g）△H=-49.5KJ/mol；

故答案为：CO2（g）+3H2（g）=CH3OH（g）+H2O（g）△H=-49.5KJ/mol；

（1）根据图象可知，a到b过程中氢气的物质的量减小，说明反应向着正向移动，正反应速率大于逆反应速率，

故答案为：大于；

（2）由图1可知，0～1min内氢气的变化量为8mol-6mol=2mol； B．1～3min内氢气的变化量为6mol-3mol=3mol，平均1min变化量为1.5mol； C．3～8min内氢气的变化量为3mol-2mol=1mol，平均1min变化量为0.2mol；D．8～11min达平衡状态，氢气的物质的量不再变化．故1～3min速率增大，8～11min速率最小，

故答案为：A；D；

（3）由图象可知，实线表示的曲线，在8分钟达到平衡状态，此时氢气的物质的量为2mol，氢气的浓度为：2/2=1mol/L氢气的浓度变化为：8/2减去1等于3mol反应前二氧化碳的浓度为：6/2=3mol/L利用化学平衡的三段式可得,

CO2（g）＋3H2（g）CH3OH（g）＋H2O（g）

起始物质的量浓度（mol /L） 3 4 0 0

转化物质的量浓度（mol /L） 1 3 1 1

平衡物质的量浓度（mol /L） 2 1 1 1 （1分）

H2的转化率= 或0.75

（4）对于可逆反应CO2（g）+3H2（g）⇌CH3OH（g）+H2O（g）△H=-49.0kJ•mol-1，正反应是体积减小的放热反应；由图1可知，曲线Ⅰ最先到达平衡，平衡时氢气的物质的量增大，故改变条件应增大反应速率且平衡向逆反应移动，可以采取的措施为：升高温度；曲线Ⅱ到达平衡的时间比原平衡短，平衡时氢气的物质的量减小，故改变条件应增大反应速率且平衡向正反应移动，可以采取的措施为：增大压强或者是增大CO2浓度，

故答案为：升高温度；增大压强．

考点：本题考查化学平衡图象、反应速率大小判断、外界条件对平衡的影响等