Question

1．能源短缺是人類面臨的重大問題．甲醇是一種可再生能源，具有廣泛的開發(fā)和應用前景，因此甲醇被稱為21世紀的新型燃料．工業(yè)上用CO生產燃料甲醇，一定條件下發(fā)生反應：CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）．圖1表示反應中能量的變化；圖2表示一定溫度下，在體積為2L的密閉容器中加入4mol H₂和一定量的CO后，CO和CH₃OH（g）的濃度隨時間變化圖．

請回答下列問題：
（1）在“圖1”中，曲線b（填“a”或“b”）表示使用了催化劑；該反應屬于放熱（填“吸熱”或“放熱”）反應．
（2）根據“圖2”判斷，下列說法不正確的是AB
A．起始充入的CO為1mol       B．增加CO濃度，CO的轉化率增大
C．容器中壓強恒定時，反應已達平衡狀態(tài)
D．保持溫度和密閉容器容積不變，再充入1molCO和2molH₂，再次達到平衡時n（CH₃OH）/n（CO）會增大
（3）從反應開始到建立平衡，v（H₂）=0.15moL/（L•min）；該溫度下CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）的化學平衡常數為12 （具體數值）．若保持其它條件不變，將反應體系升溫，則該反應的化學平衡常數將減小（填“增大”、“減小”或“不變）．
（4）請在“圖3”中畫出平衡時甲醇蒸氣百分含量（縱坐標）隨溫度（橫坐標）變化的曲線，要求畫壓強不同的2條曲線（在曲線上標出P₁、P₂，且P₁＞P₂）．
（5）科學家常用量熱計（填儀器名稱）來直接測定某一反應的反應熱．在實驗過程中需用環(huán)形玻璃攪拌棒不斷攪拌，請寫出使用環(huán)形玻璃攪拌棒攪拌溶液時的操作方法上下移動．

Answer 1

分析 （1）加入催化劑，可降低反應的活化能；由圖可知，反應物的總能量大于生成物的總能量，則反應為放熱反應，
（2）A．CO的起始濃度為1moL/L，體積為2L，根據n=cV計算CO起始物質的量；
B．增加CO濃度，平衡向正方向移動，H₂的轉化率增大，自身轉化率降低；
C．由于反應前后氣體的體積不等，則容器中壓強恒定時，反應已達到平衡狀態(tài)；
D．保持溫度和密閉容器容積不變，再充入1mol CO和2mol H₂，相當于在原來的基礎上縮小體積，壓強增大，平衡向正反應方向移動；
（3）10min到達平衡，平衡時c（CO）=0.25mol/L，c（CH₃OH）=0.75mol/L，則△c（CO）=0.75mol/L，△c（H₂）=2△c（CO）=1.5mol/L，平衡時c（H₂）=$\frac{4mol}{2L}$-1.5mol/L=0.5mol/L，
根據v=$\frac{△c}{△t}$計算（H₂），平衡常數K=$\frac{c（C{H}_{3}OH）}{c（CO）×{c}^{2}（{H}_{2}）}$；
正反應為放熱反應，若保持其它條件不變，將反應體系升溫，平衡逆向移動；
（4）增大壓強，平衡向正反應方向移動，則甲醇的百分含量增大，溫度升高，平衡向逆反應方向移動，甲醇的百分含量降低；
（5）科學家常用量熱計來直接測定某一反應的反應熱．在實驗過程中需用環(huán)形玻璃上下移動攪拌溶液．

解答 解：（1）由圖象可知b活化能較低，應加入催化劑，由圖可知，反應物的總能量大于生成物的總能量，則反應為放熱反應，故答案為：b；放熱；
（2）A．CO的起始濃度為1moL/L，體積為2L，則起始充入的CO為2mol，故A錯誤；
B．增加CO濃度，平衡向正方向移動，H₂的轉化率增大，CO的轉化率降低，故B錯誤；
C．由于反應前后氣體的體積不等，則容器中壓強恒定時，反應已達到平衡狀態(tài)，故C正確；
D．保持溫度和密閉容器容積不變，再充入1mol CO和2mol H₂，相當于在原來的基礎上縮小體積，壓強增大，平衡向正反應方向移動，則平衡時n（CH₃OH）/n（CO）會增大，故D正確．
故答案為：AB；
（3）10min到達平衡，平衡時c（CO）=0.25mol/L，c（CH₃OH）=0.75mol/L，則△c（CO）=0.75mol/L，△c（H₂）=2△c（CO）=1.5mol/L，平衡時c（H₂）=$\frac{4mol}{2L}$-1.5mol/L=0.5mol/L，
則v（H₂）=$\frac{1.5mol/L}{10min}$=0.15moL/（L•min），平衡常數K=$\frac{c（C{H}_{3}OH）}{c（CO）×{c}^{2}（{H}_{2}）}$=$\frac{0.75}{0.25×0．{5}^{2}}$=12；
正反應為放熱反應，若保持其它條件不變，將反應體系升溫，平衡逆向移動，則該反應的化學平衡常數將減小，
故答案為：0.15moL/（L•min）；12；減�。�
（4）增大壓強，平衡向正反應方向移動，則甲醇的百分含量增大，溫度升高，平衡向逆反應方向移動，甲醇的百分含量降低，則圖象可為，故答案為：；
（5）科學家常用量熱計來直接測定某一反應的反應熱．在實驗過程中需用環(huán)形玻璃上下移動攪拌溶液，故答案為：量熱計；上下移動．

點評 本題考查化學平衡的計算及影響因素、化學反應與能量變化等問題，題目難度中等，注意反應熱定量測定實驗．