Question

3．工業(yè)上用CO生產燃料甲醇．一定溫度和容積條件下發(fā)生反應：CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）．圖1表示反應中的能量變化；圖2表示一定溫度下，在體積為1L的密閉容器中加入2molH₂和一定量的CO后，CO和CH₃OH（g）的濃度隨時間變化．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；沒有使用催化劑時，在該溫度和壓強條件下反應CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）的△H=-91kJ/mol．
（2）下列說法正確的是
A．起始充入的CO的物質的量為1mol
B．增加CO的濃度，H₂的轉化率會增大
C．容器中壓強恒定時，反應達到平衡狀態(tài)
（3）從反應開始到建立平衡，v（CO）=0.075mol•L^-1•min^-1；達到平衡時，c（H₂）=0.5mo/L，該溫度下CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）的化學平衡常數表達式為K=$\frac{{C（C{H_3}OH）}}{{C（CO）•{C^2}（{H_2}）}}$．達到平衡后若保持其它條件不變，將容器體積壓縮為0.5L，則平衡正向移動 （填“正向”、“逆向”或“不”）．
（4）已知CH₃OH（g）+$\frac{3}{2}$O₂（g）═CO₂（g）+2H₂O（g）；△H=-193kJ/mol，又知H₂O（l）=H₂O（g）；△H=+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CH₃OH（l）+3/2O₂（g）=CO₂（g）+2H₂O（l）△H=-281kJ/mol．

Answer 1

分析 （1）根據圖中反應的活化能的大小來分析是否使用催化劑，利用反應前后的總能量來分析反應的能量變化；
（2）A、由圖2利用轉化的CO和平衡時CO的量來分析；
B、增加CO濃度，會促進氫氣的轉化，但本身的轉化率降低；
C、該反應為反應前后壓強不等的反應；
（3）根據v=$\frac{△c}{△t}$進行計算；根據三行式計算平衡時氫氣的濃度；化學平衡常數表達式是生成物濃度冪之積比上反應物濃度冪之積；達到平衡后若保持其它條件不變，將容器體積壓縮為0.5L，增大壓強平衡正向移動；
（3）32g的CH₃OH的物質的量為1mol，結合蓋斯定律計算．

解答 解：（1）由圖可知，反應的活化能b的較小，所以b使用的催化劑，該反應中反應物的總能量大于生成物的總能量，該反應為放熱反應；
由圖可知，反應物為1molCO（g）和2molH₂（g），生成物為1molCH₃OH（g），△H=419-510=-91 kJ•mol^-1，
故反應的熱化學方程式為：CO（g）+2H₂（g）=CH₃OH（g）△H=-91 kJ•mol^-1，
故答案為：b；-91 kJ•mol^-1；
（2）A、由圖2可知生成0.75mol/LCH₃OH，則反應了0.75mol/LCO，平衡時有0.25mol/LCO，即CO的起始物質的量為（0.75mol/l+0.25mol/L）×1L=1mol，故A正確；
B、增加CO濃度，會促進氫氣的轉化，氫氣的轉化率增大，但CO的轉化率減小，故B正確；
C、該反應為反應前后壓強不等的反應，則壓強不變時，該反應達到平衡狀態(tài)，故C正確；
故選：ABC；
（3）v（CO）=$\frac{（1-0.25）mol/L}{10min}$=0.075 mol•L^-1•min^-1，
             CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）
開始（mol/L）   1       2        0
轉化（mol/L）  0.75    1.5      0.75
平衡（mol/L）  0.25    0.5      0.75
所以達到平衡時，c（H₂）=0.5mo/L；平衡常數表達式為：K=$\frac{{C（C{H_3}OH）}}{{C（CO）•{C^2}（{H_2}）}}$，增大壓強平衡正向移動，故答案為：0.075mol/（L•min）；0.5mo/L；K=$\frac{{C（C{H_3}OH）}}{{C（CO）•{C^2}（{H_2}）}}$；正向；
（4）已知①CH₃OH（g）+$\frac{3}{2}$O₂=CO₂（g）+2H₂O（g）△H=-193KJ/mol，②H₂O（l）=H₂O（g）△=44KJ/mol，
利用蓋斯定律將①-②×2可得CH₃OH（g）+$\frac{3}{2}$O₂（g）=CO₂（g）+2H₂O（l）
△H=（-193kJ/mol）-44KJ/mol×2=-281kJ/mol，
故答案為：CH₃OH（g）+$\frac{3}{2}$O₂（g）=CO₂（g）+2H₂O（l）△H=-281kJ/mol．

點評 本題考查反應速率計算、化學平衡的影響因素、平衡常數的計算熱化學方程式的書寫等，難度中等．應注意圖象中的信息是解答本題的關鍵．