Question

（2014?濱州一模）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）△H=-49.0kJ?mol
某科學(xué)實驗小組將6mol CO₂和8mol H₂充入一容積為2L的密閉容器中（溫度保持不變），測得H₂的物質(zhì)的量隨時間變化如下圖中實線所示（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）該反應(yīng)在0～8min內(nèi)CO₂的平均反應(yīng)速率是

0.125

mol?L^-1?min^-1
（2）此溫度下該反應(yīng)的平衡常數(shù)K的數(shù)值為

0.5

．
（3）僅改變某一條件再進(jìn)行實驗，測得H₂的物質(zhì)的量隨時間變化如圖中虛線所示．與實線相比，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＜K=K₂

．

Answer 1

分析：（1）由圖可知，8min時氫氣的物質(zhì)的量為2mol，參加反應(yīng)的氫氣為8mol-2mol=6mol，根據(jù)v=

△n V

△t

計算v（H₂），再利用速率之比等于化學(xué)計量數(shù)之比計算v（CO₂）；
（2）由圖可知，8min時，反應(yīng)到達(dá)平衡，平衡時氫氣的物質(zhì)的量為2mol，根據(jù)三段式計算平衡時各組分的濃度，代入平衡常數(shù)表達(dá)式計算；
（3）曲線I反應(yīng)速率增大，但轉(zhuǎn)化的氫氣的物質(zhì)的量少，應(yīng)是升高溫度，因該反應(yīng)放熱，升高溫度平衡逆向移動；
曲線Ⅲ反應(yīng)速率增大，轉(zhuǎn)化的氫氣的物質(zhì)的量多，平衡正向移動，應(yīng)是增大壓強(qiáng)；
平衡常數(shù)只受溫度的影響，該反應(yīng)放熱，升高溫度平衡逆向移動，平衡常數(shù)減小．

解答：解：（1）由圖可知，8min時氫氣的物質(zhì)的量為2mol，參加反應(yīng)的氫氣為8mol-2mol=6mol，故v（H₂）=

6mol 2L

8min

=0.375mol/（L?min），速率之比等于化學(xué)計量數(shù)之比，故v（CO₂）=

1

3

v（H₂）=

1

3

×0.375mol/（L?min）=0.125mol/（L?min），故答案為：0.125；
（2）由圖可知，8min時，反應(yīng)到達(dá)平衡，平衡時氫氣的物質(zhì)的量為2mol，參加反應(yīng)的氫氣為8mol-2mol=6mol，氫氣的濃度變化量為

6mol

2L

=3mol/L，則：
              CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃OH（g）+H₂O（g）
開始（mol/L）：3        4         0         0
變化（mol/L）：1        3         1          1    
平衡（mol/L）：2        1         1          1
故該溫度下平衡常數(shù)k=

1×1

2×13

=0.5，
故答案為：0.5；
（3）曲線I反應(yīng)速率增大，但轉(zhuǎn)化的氫氣的物質(zhì)的量少，應(yīng)是升高溫度，因該反應(yīng)放熱，升高溫度平衡逆向移動，不利于氫氣的轉(zhuǎn)化，故曲線I是升高溫度；
曲線Ⅲ反應(yīng)速率增大，轉(zhuǎn)化的氫氣的物質(zhì)的量多，因增大壓強(qiáng)平衡正向移動，故應(yīng)是增大壓強(qiáng)；
平衡常數(shù)只受溫度的影響，該反應(yīng)放熱，升高溫度平衡逆向移動，平衡常數(shù)減小，故溫度越高平衡常數(shù)越小，曲線Ⅰ溫度最高，實線和曲線ⅡⅢ溫度相同，故K₁＜K=K₂，
故答案為：升高溫度； 增大壓強(qiáng)；K₁＜K=K₂．

點評：本題考查化學(xué)反應(yīng)速率、化學(xué)平衡常數(shù)影響因素、化學(xué)平衡圖象等，注意根據(jù)反應(yīng)的特征分析圖象中條件的改變，難度中等．