Question

（19分）我國(guó)《車用燃料甲醇國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)》的實(shí)施拉開了車用燃料低碳革命的大幕，一些省市正在陸續(xù)試點(diǎn)與推廣使用甲醇汽油。甲醇可通過(guò)將煤的氣化過(guò)程中生成的CO和H₂在一定條件下發(fā)生如下反應(yīng)制得：CO(g) + 2H₂(g) CH₃OH(g)。圖I、圖Ⅱ是關(guān)于該反應(yīng)進(jìn)行情況的圖示。

請(qǐng)根據(jù)圖示回答下列問題：
（1）圖I是反應(yīng)時(shí)CO和CH₃OH的濃度隨時(shí)間的變化情況，從反應(yīng)開始到平衡，用CO濃度變化表示平均反應(yīng)速率v(CO)=_______________。
（2）圖Ⅱ表示該反應(yīng)進(jìn)行過(guò)程中能量的變化，曲線a表示不使用催化劑時(shí)反應(yīng)的能量變化，在圖Ⅱ中畫出使用催化劑后的能量變化曲線b。
（3）寫出該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式                                  。
（4）該反應(yīng)的平衡常數(shù)K的表達(dá)式為                 ；當(dāng)溫度升高時(shí)，該平衡常數(shù)K將________（填“增大”、“減小”或“不變”）。
（5）恒容條件下，下列措施中能使增大的有         。
A．升高溫度                              B．充人He氣   
C．再充入1molCO和2molH₂               D．使用催化劑
（6）在恒溫條件下，保持CO濃度不變，擴(kuò)大容器體積，則平衡      （填“逆向移動(dòng)”、“正向移動(dòng)”、“不移動(dòng)”）
（7）在溫度、容積相同的三個(gè)密閉容器中，按不同方式投料，保持恒溫、恒容，測(cè)得反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)的有關(guān)數(shù)據(jù)如下

容器	甲	乙	丙
投料量	1mol CO 、2mol H2	1molCH3OH	2molCH3OH
CH3OH的濃度（mol·L-1）	c1	c2	c3
反應(yīng)的能量變化	放出Q1kJ	吸收Q2kJ	吸收Q3kJ
體系壓強(qiáng)（Pa）	P1	P2	P3
反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率	α1	α2	α3

則下列關(guān)系正確的是          
A．c₁= c₂           B．Q₃= 2Q₂        C．2 P₁＜P₃ 
D．α₁+α₂=1      E．2α₂=α₃
F．該反應(yīng)若生成1molCH₃OH放出的熱量為（Q₁+ Q₂）kJ
（8）若在一體積可變的密閉容器中充入1mol CO、2mol H₂和1molCH₃OH，達(dá)到平衡時(shí)測(cè)得混合氣體的密度是同溫同壓下起始的1.6倍，則該反應(yīng)向      （填“正”、“逆”）反應(yīng)方向移動(dòng)，理由是                                        

Answer 1

（1）0.075mol/(L·min) 
（2）
（3）CO(g) + 2H₂(g)   CH₃OH(g)；△H= -91kJ·mol^-1
（4）   減小      
（5）C
（6）逆向移動(dòng)  （7）ADF
（8）正   反應(yīng)前后氣體總質(zhì)量不變，同溫同壓下達(dá)到平衡時(shí)氣體密度增大，即氣體體積縮小，平衡正向移動(dòng)

試題分析：（1）v(CO)===0.075mol/(L·min)。
（2）使用催化劑降低反應(yīng)活化能，但△H不變。圖象為：

（3）反應(yīng)物能量比生成物能量高，反應(yīng)為放熱反應(yīng)，熱化學(xué)方程式為：
CO（g）+2H₂(g)=CH₃OH(g)   △H= －91kJ·mol^－1
（4）反應(yīng)平衡常數(shù)表達(dá)式為，反應(yīng)為放熱反應(yīng)，升高溫度，平衡向左移動(dòng)，K減小。
（5）升高溫度，平衡左移，減小；充入He氣和使用催化劑，平衡不移動(dòng)，不變；再充入1molCO和2molH₂等效于增大壓強(qiáng)，平衡向右移動(dòng)，增大。
（6）恒溫，K不變，保持CO濃度不變，擴(kuò)大容器體積，濃度商Q>K，平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)。
（7）甲和乙完全等效，c₁=c₂，₁+₂=1，Q₁+Q₂=91，p₁=p₂；
乙與丙比較：c₃>2c₂，Q₃<2Q₂，p₃<2p₂，₃<₂。
（8）體系中全是氣體，質(zhì)量守恒，達(dá)到平衡時(shí)氣體密度增大，所以體積縮小，反應(yīng)向正方向進(jìn)行。
點(diǎn)評(píng)：本題綜合性較強(qiáng)，尤其是（7）等效平衡的判斷難度較大。