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(yīng)用前景，因此甲醇被稱為21世紀(jì)的新型燃料．工業(yè)上用CO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)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(shí)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(yīng)屬于放熱（填“吸熱”或“放熱”）反應(yīng)．
（2）根據(jù)“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(zhuǎn)化率增大
C．容器中壓強(qiáng)恒定時(shí)，反應(yīng)已達(dá)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(dá)到平衡時(shí)n（CH₃OH）/n（CO）會增大
（3）從反應(yīng)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(xué)平衡常數(shù)為12 （具體數(shù)值）．若保持其它條件不變，將反應(yīng)體系升溫，則該反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)將減�。ㄌ睢霸龃蟆�、“減小”或“不變）．
（4）請?jiān)凇皥D3”中畫出平衡時(shí)甲醇蒸氣百分含量（縱坐標(biāo)）隨溫度（橫坐標(biāo)）變化的曲線，要求畫壓強(qiáng)不同的2條曲線（在曲線上標(biāo)出P₁、P₂，且P₁＞P₂）．
（5）科學(xué)家常用量熱計(jì)（填儀器名稱）來直接測定某一反應(yīng)的反應(yīng)熱．在實(shí)驗(yàn)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(shí)的操作方法上下移動．

Answer 1

分析 （1）加入催化劑，可降低反應(yīng)的活化能；由圖可知，反應(yīng)物的總能量大于生成物的總能量，則反應(yīng)為放熱反應(yīng)，
（2）A．CO的起始濃度為1moL/L，體積為2L，根據(jù)n=cV計(jì)算CO起始物質(zhì)的量；
B．增加CO濃度，平衡向正方向移動，H₂的轉(zhuǎn)化率增大，自身轉(zhuǎn)化率降低；
C．由于反應(yīng)前后氣體的體積不等，則容器中壓強(qiáng)恒定時(shí)，反應(yīng)已達(dá)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(dāng)于在原來的基礎(chǔ)上縮小體積，壓強(qiáng)增大，平衡向正反應(yīng)方向移動；
（3）10min到達(dá)平衡，平衡時(shí)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(shí)c（H₂）=$\frac{4mol}{2L}$-1.5mol/L=0.5mol/L，
根據(jù)v=$\frac{△c}{△t}$計(jì)算（H₂），平衡常數(shù)K=$\frac{c（C{H}_{3}OH）}{c（CO）×{c}^{2}（{H}_{2}）}$；
正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，若保持其它條件不變，將反應(yīng)體系升溫，平衡逆向移動；
（4）增大壓強(qiáng)，平衡向正反應(yīng)方向移動，則甲醇的百分含量增大，溫度升高，平衡向逆反應(yīng)方向移動，甲醇的百分含量降低；
（5）科學(xué)家常用量熱計(jì)來直接測定某一反應(yīng)的反應(yīng)熱．在實(shí)驗(yàn)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(yīng)加入催化劑，由圖可知，反應(yīng)物的總能量大于生成物的總能量，則反應(yīng)為放熱反應(yīng)，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(cuò)誤；
B．增加CO濃度，平衡向正方向移動，H₂的轉(zhuǎn)化率增大，CO的轉(zhuǎn)化率降低，故B錯(cuò)誤；
C．由于反應(yīng)前后氣體的體積不等，則容器中壓強(qiáng)恒定時(shí)，反應(yīng)已達(dá)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(dāng)于在原來的基礎(chǔ)上縮小體積，壓強(qiáng)增大，平衡向正反應(yīng)方向移動，則平衡時(shí)n（CH₃OH）/n（CO）會增大，故D正確．
故答案為：AB；
（3）10min到達(dá)平衡，平衡時(shí)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(shí)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(shù)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(yīng)為放熱反應(yīng)，若保持其它條件不變，將反應(yīng)體系升溫，平衡逆向移動，則該反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)將減小，
故答案為：0.15moL/（L•min）；12；減��；
（4）增大壓強(qiáng)，平衡向正反應(yīng)方向移動，則甲醇的百分含量增大，溫度升高，平衡向逆反應(yīng)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(xué)家常用量熱計(jì)來直接測定某一反應(yīng)的反應(yīng)熱．在實(shí)驗(yàn)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(jì)；上下移動．

點(diǎn)評 本題考查化學(xué)平衡的計(jì)算及影響因素、化學(xué)反應(yīng)與能量變化等問題，題目難度中等，注意反應(yīng)熱定量測定實(shí)驗(yàn)．