Question

工業(yè)上用CO來生產(chǎn)燃料甲醇．一定條件下發(fā)生反應(yīng)：CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）．圖1表示反應(yīng)過程中能量的變化情況；圖2表示一定溫度下，向固定體積為2L的容器中加入4mol H₂和一定量的CO后，CO（g）和CH₃OH（g）的物質(zhì)的量

請(qǐng)回答下列問題：
（1）在圖1中，曲線

 

（填“a”或“b”）表示反應(yīng)使用了催化劑；該反應(yīng)屬于

 

（填“吸熱”或“放熱”）反應(yīng)．
（2）根據(jù)圖2判斷下列說法中正確的是

 

（填序號(hào)）．
a．起始充入的CO的物質(zhì)的量為2mol    b．增大CO的濃度，CO的轉(zhuǎn)化率增大
c．容器中壓強(qiáng)恒定時(shí)，說明反應(yīng)已達(dá)平衡狀態(tài)
d．保持溫度和密閉容器的容積不變，再充入1mol CO和2mol H₂，再次達(dá)到平衡時(shí)，n（CH₃OH）/n（CO）的值會(huì)變�。�
（3）從反應(yīng)開始至達(dá)到平衡，v（H₂）=

 

．該溫度下CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）的化學(xué)平衡常數(shù)為

 

；若保持其他條件不變，將反應(yīng)體系升溫，則該反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)將

 

（填“增大”“減小”或“不變”）．
（4）已知CH₃OH（g）+

3

2

O₂（g）═CO₂（g）+2H₂O（g）△H=-192.9kJ?mol^-1，H₂O（l）═H₂O（g）△H=+44kJ?mol^-1，請(qǐng)寫出32g CH₃OH（g）完全燃燒生成CO₂和液態(tài)水的熱化學(xué)方程式：

 

．

Answer 1

考點(diǎn)：物質(zhì)的量或濃度隨時(shí)間的變化曲線,熱化學(xué)方程式

專題：基本概念與基本理論

分析：（1）根據(jù)圖中反應(yīng)的活化能的大小來分析是否使用催化劑，利用反應(yīng)前后的總能量來分析反應(yīng)的能量變化；
（2）A、由圖2利用轉(zhuǎn)化的CO和平衡時(shí)CO的量來分析；
B、增加CO濃度，會(huì)促進(jìn)氫氣的轉(zhuǎn)化，但本身的轉(zhuǎn)化率降低；
C、該反應(yīng)為反應(yīng)前后壓強(qiáng)不等的反應(yīng)；
D、再充入1molCO和2molH₂，體積不變，則壓強(qiáng)增大，平衡正向移動(dòng)；
（3）由圖2計(jì)算用CO表示的反應(yīng)速率，再利用反應(yīng)速率之比等于化學(xué)計(jì)量數(shù)之比來計(jì)算氫氣的反應(yīng)速率，利用各物質(zhì)平衡的濃度來計(jì)算化學(xué)平衡常數(shù)；根據(jù)溫度升高，平衡逆向移動(dòng)，反應(yīng)物的濃度增大，生成物的濃度減少，平衡常數(shù)減��；
（4）根據(jù)蓋斯定律結(jié)合已知方程式來寫熱化學(xué)方程式．

解答： 解：（1）由圖可知，曲線b降低了反應(yīng)所需的活化能，則b使用了催化劑，又該反應(yīng)中反應(yīng)物的總能量大于生成物的總能量，則該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，
故答案為：b；放熱；
（2）a、由圖2可知生成0.75mol/LCH₃OH，則反應(yīng)了0.75mol/LCO，平衡時(shí)有0.25mol/LCO，即CO的起始物質(zhì)的量為（0.75mol/l+0.25mol/L）×2L=2mol，故a正確；
b、增加CO濃度，會(huì)促進(jìn)氫氣的轉(zhuǎn)化，氫氣的轉(zhuǎn)化率增大，但CO的轉(zhuǎn)化率減小，故b錯(cuò)誤；
c、該反應(yīng)為反應(yīng)前后壓強(qiáng)不等的反應(yīng)，則壓強(qiáng)不變時(shí)，該反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，故c正確；
d、再充入1molCO和2molH₂，體積不變，則壓強(qiáng)增大，平衡正向移動(dòng)，再次達(dá)到平衡時(shí)n（CH₃OH）/n（CO）會(huì)增大，故d錯(cuò)誤；
故選：ac；
（3）由圖2可知，反應(yīng)中減小的CO的濃度為1mol/L-0.25mol/L=0.75mol/L，10min時(shí)達(dá)到平衡，
則用CO表示的化學(xué)反應(yīng)速率為

0.75mol/L

10min

=0.075mol?L^-1?min^-1，
因反應(yīng)速率之比等于化學(xué)計(jì)量數(shù)之比，則v（H₂）=0.075mol?L^-1?min^-1×2=0.15mol?L^-1?min^-1；
             CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）
開始（mol/L） 1      2         0
轉(zhuǎn)化（mol/L） 0.75   1.5      0.75
平衡（mol/L） 0.25    0.5     0.75
則化學(xué)平衡常數(shù)K=

0.75

0.25×(0.5)2

=12；
因溫度升高，平衡逆向移動(dòng)，反應(yīng)物的濃度增大，生成物的濃度減少，平衡常數(shù)減�。�
故答案為：0.15mol?L^-1?min^-1；12； 減小；
（4）32g的CH₃OH（g）即為1mol，
CH₃OH（g）+3/2O₂（g）=CO₂（g）+2H₂O（g）△H=-192.9kJ/mol ①
H₂O（l）=H₂O（g）△H=+44kJ/mol ②
根據(jù)蓋斯定律
①-②×2得 CH₃OH（g）+

3

2

O₂（g）=CO₂（g）+2H₂O（l）△H=-280.9kJ/mol
故答案為：CH₃OH（g）+

3

2

O₂（g）=CO₂（g）+2H₂O（l）△H=-280.9kJ/mol．

點(diǎn)評(píng)：本題考查化學(xué)反應(yīng)速率、化學(xué)平衡、能量變化、蓋斯定律的應(yīng)用，應(yīng)利用注意圖象來分析解決問題，準(zhǔn)確把握?qǐng)D象中的信息是解答本題的關(guān)鍵，題目難度中等．