Question

（10分）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(yīng)屬于   （填吸熱、放熱）反應(yīng)。

（2）下列說法正確的是       

A．起始充入的CO為1mol

B．增加CO濃度，CO的轉(zhuǎn)化率增大

C．容器中壓強恒定時，反應(yīng)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)會減小

（3）從反應(yīng)開始到建立平衡，v(H₂)=       ；該溫度下CO(g)+2H₂(g) CH₃OH(g)的化學(xué)平衡常數(shù)為       。若保持其它條件不變，將反應(yīng)體系升溫，則該反應(yīng)化學(xué)平衡常數(shù)       （填“增大”、“減小”或“不變”）。

（4）請在“圖3”中畫出平衡時甲醇百分含量（縱坐標(biāo)）隨溫度（橫坐標(biāo)）變化的曲線，要求畫壓強不同的2條曲線（在曲線上標(biāo)出P₁、P₂，且P₁<P₂）。

（5）已知CH₃OH(g)＋3/2O₂(g)＝CO₂(g)＋2H₂O(g) ；ΔH＝－192.9kJ/mol

又知H₂O(l)= H₂O(g)  ΔH＝＋44 kJ/mol，請寫出32g的CH₃OH(g)完全燃燒生成液態(tài)水的熱化學(xué)方程式                          。

 

Answer 1

【答案】

（1）b   放熱    （2）C     （3）0.15mol·L^-1·min^-1   12   減小

（4） 

（5）CH₃OH(g)＋3/2O₂(g)＝CO₂(g)＋2H₂O(l)  ΔH＝－280.9kJ/mol

【解析】

試題分析：（1）催化劑能降低活化能，從而加快反應(yīng)速率，所以b曲線不是使用了催化劑。根據(jù)圖像可知，反應(yīng)物的總能量大于生成物的總能量，所以是放熱反應(yīng)。

（2）根據(jù)圖像可知，CO的濃度減少，甲醇的濃度增加，所以起始時CO時1.0mol/L×2＝2.0mol，A不正確。增加CO的濃度，平衡顯正反應(yīng)方向移動，可以提高氫氣的轉(zhuǎn)化率，但會降低CO的轉(zhuǎn)化率，B不正確。反應(yīng)前后體積是減小的，所以壓強也是減小的，C正確。D中相當(dāng)于增大壓強，平衡向正反應(yīng)方向移動，n(CH₃OH)/n(CO)會增大，D不正確，答案選C。

（3）平衡時生成甲醇0.75mol/L，所以消耗氫氣是0.75mol/L×2＝1.5mol/L，則氫氣的反應(yīng)速率是1.5mol/L÷10min＝0.15mol·L^-1·min^-1。平衡時氫氣的濃度是2.0mol/L－1.5mol/L＝0.5mol/L，素平衡常數(shù)為。升高溫度，平衡向逆反應(yīng)方向移動，平衡常數(shù)減小。

（4）正反應(yīng)是體積減小的、放熱的可逆反應(yīng)。所以溫度越高甲醇的含量越低。但壓強越大，甲醇的含量越高，圖像為。

（5）根據(jù)蓋斯定律可知①－②×2即得到CH₃OH(g)＋3/2O₂(g)＝CO₂(g)＋2H₂O(l)，所以反應(yīng)熱是－192.9kJ/mol－44 kJ/mol×2＝－280.9kJ/mol。

考點：化學(xué)平衡和化學(xué)反應(yīng)中的能量變化

點評：本題綜合性強，是高考的熱點題型，主要考查學(xué)生的綜合能力。