Question

能源短缺是人類面臨的重大問題．甲醇是一種可再生資源，具有廣泛的開發(fā)和應用前景，因此甲醇被稱為21世紀的新型材料．工業(yè)上用CO生產(chǎn)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4molH₂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

 

（填“a”或“b”）表示使用了催化劑；該反應屬于

 

（填“吸熱”或“放熱”）反應．
（2）根據(jù)“圖2”判斷，下列說法不正確的是

 

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，在再次達到平衡時

n(CH3)OH

n(CO)

會增大
（3）從反應開始到建立平衡，v（H₂）=

 

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

 

，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(shù)將

 

（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

 

（填儀器名稱）來直接測定某一反應的反應熱，現(xiàn)測得：CH₃OH（g）+

3

2

O₂=CO₂（g）+2H₂O（g）△H=-192.9KJ/mol，又知H₂O（l）=H₂O（g）△=44KJ/mol，請寫出32g的CH₃OH（g）完全燃燒生成液態(tài)水的熱化學方程式

 

．

Answer 1

考點：化學平衡的計算,熱化學方程式,化學平衡建立的過程,化學平衡的調(diào)控作用

專題：化學平衡專題

分析：（1）根據(jù)活化能的大小判斷；根據(jù)反應物與生成物的總能量判斷；
（2）反應方程式為CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g），根據(jù)方程式結合圖象進行判斷；
（3）計算出CO的反應速率，結合方程式可計算氫氣的反應速率，計算出平衡時各物質(zhì)的濃度，可計算出平衡常數(shù)；正反應放熱，升高溫度平衡常數(shù)減��；
（4）根據(jù)壓強對平衡移動的影響判斷；
（5）32g的CH₃OH的物質(zhì)的量為1mol，結合蓋斯定律計算．

解答： 解：（1）加入催化劑，可降低反應的活化能，由圖象可知b活化能較低，應加入催化劑，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，CO的轉化率減小，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(CH3)OH

n(CO)

會增大，故D正確．
故答案為：AB；
（3）從反應開始到建立平衡，v（CO）=

1mol/L-0.25mol/L

10min

=0.075moL/（L?min），
則v（H₂）=2v（CO）=0.15moL/（L?min），
平衡時：c（CO）=0.25mol/L，c（CH₃OH）=0.75mol/L，
則消耗n（CO）=0.75mol/L×2L=1.5mol，消耗的n（H₂）=3mol，
平衡時c（H₂）=

4mol-3mol

2L

=0.5mol/L，
k=

0.75

0.25×0．52

=12，
正反應放熱，升高溫度平衡常數(shù)減小，
故答案為：0.15moL/（L?min）；12；減小；
（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，
已知①CH₃OH（g）+

3

2

O₂=CO₂（g）+2H₂O（g）△H=-192.9KJ/mol，②H₂O（l）=H₂O（g）△=44KJ/mol，
利用蓋斯定律將①-②×2可得CH₃OH（g）+

3

2

O₂（g）=CO₂（g）+2H₂O（l）
△H=（-192.9kJ/mol）-44KJ/mol×2=-280.9kJ/mol，
故答案為：量熱計；CH₃OH（g）+

3

2

O₂（g）=CO₂（g）+2H₂O（l）△H=-280.9kJ/mol．

點評：本題考查較為綜合，涉及化學平衡的計算、化學平衡的移動以及影響因素、化學反應與能量變化等問題，題目難度中等，注意蓋斯定律的運用以及化學平衡常數(shù)的意義．