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:

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  • 解题思路:(1)a点时还没有达到平衡状态,从反应物的物质的量的变化趋势判断反应进行的方向,依次判断正逆反应速率大小;

    (2)根据曲线的斜率判断,斜率越大,说明在单位时间内反应物的变化率越大,反应速率越大,也可分别计算不同时间内的反应速率大小来进行比较;

    (3)利用三段式进行计算;

    (4)从虚线变化判断达到平衡时反应物的转化的物质的量来分析,曲线I反应速率增大,但转化的氢气的物质的量少,应是升高温度,因该反应放热,升高温度平衡逆向移动,曲线Ⅲ反应速率增大,转化的氢气的物质的量多,平衡正向移动,应是增大压强.

    (1)a点时还没有达到平衡状态,反应物氢气的物质的量继续减小,平衡向正向移动,所以正反应速率大于逆反应速率,故答案为:大于;

    (2)分别计算不同时间内的反应速率:0~1min内,v(H2)=

    (8−6)mol

    2L•1min=1mol/(L•min);1~3min内,v(H2)=

    (6−3)mol

    2L•(3−1)min=0.75mol/(L•min);3~8min内,v(H2)=

    (3−1)mol

    2L•(8−3)min=0.1mol/(L•min);8min后达到化学平衡状态,正逆反应速率相等,综合速率为零;所以0~1min内反应速率最大,8~11min反应速率最小,故答案为:A;D;

    (3)CO2(g)+3H2(g)⇌CH3OH(g)+H2O(g)

    起始物质的量/mol680 0

    物质的量变化/mol262 2

    平衡物质的量/mol422 2

    氢气的转化率为:

    n(H2)转化

    n(H2)起始×100%=[6/8×100%=75%,K=

    c(CH3OH)•c(H2O)

    c(CO2)•c3(H2)]=

    2mol

    2L×

    2mol

    2L

    4mol

    2L×(

    2mol

    2L)3=0.5L2•mol-2

    答:平衡时氢气的转化率为75%,该条件下反应的平衡常数为0.5L2•mol-2

    (4)曲线I反应速率增大,但转化的氢气的物质的量少,应是升高温度,因该反应放热,升高温度平衡逆向移动,不利于氢气的转化,故曲线I是升高温度;曲线Ⅲ反应速率增大,转化的氢气的物质的量多,因增大压强平衡正向移动,故应是增大压强.故答案为:升高温度;增大压强.

    点评:

    本题考点: 物质的量或浓度随时间的变化曲线;反应速率的定量表示方法;化学平衡的计算.

    考点点评: 此题考查化学反应速率或平衡的图象和热化学反应方程式,考查计算反应速率的大小比较以及反应物转化的多少,注意把握对题目图象的分析.题目较为综合,具有一定难度.