Question

（10分）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．工业上有一种用CO₂来生产甲醇燃料的方法：CO₂(g)+3H₂(g) CH₃OH(g)+H₂O(g)+49kJ。某科学实验将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图实线所示。a，b，c，d括号内数据表示坐标．

（1）0~a，a~b，b~c，c~d四段中，平均反应速率最大的时间段是___________ ，该时间段内H₂的平均反应速率是_____________。

（2）平衡时CO₂的转化率是多少？反应前后容器内的压强比时多少？（请按计算题格式在答题卡上作答）

L)

Answer

（1）0~a段；该时间段内H2的平均反应速率是1mol/(L·min) （2）33% ；7︰5

【解析】

试题分析：（1）0~a段：V(H2)=(8mol-6mol)÷2L÷1min=1mol/(L·min); a~b段：V(H2)=(6mol-3mol)÷ 2L÷ 2min=0.75mol/(L·min); b~c段：V(H2)=(3mol-2mol)÷2L÷5min=0.1mol/(L·min); c~d段：V(H2)=(2 mol- 2mol)÷2L÷5min0=0.1mol/(L·min)。所以平均反应速率最大的时间段是0~a段。该时间段内H2的平均反应速率是1mol/(L·min)。（2） 在反应过程中H2的物质的量改变6mol,因为CO2与H2反应的物质的量的比为1:3，所以CO2反应消耗的物质的量为2mol.因此平衡时CO2的转化率是(2mol÷6molCO2) ×100%= 33%。反应前后容器内的压强比等于气体的物质的量的比。在反应开始时，n(总)=6+8=14mol;当反应达到平衡时，n(H2)=2mol；n(CO2)=(6-2)mol=4mol；n(CH3OH)=2mol；n(H2O)= 2mol。所以n(总)平衡=10mol.n(开始)：n(平衡)=14:10=7︰5。所以反应前后容器内的压强比7︰5。

考点：考查气体的物质的量与压强的关系、化学反应速率的比较与计算及物质的平衡转化率的计算的知识。