Question

【題目】工業(yè)上用CO生產(chǎn)燃料甲醇。一定溫度和容積條件下發(fā)生反應(yīng)：CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)。圖1表示反應(yīng)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2mol H2和一定量的CO后，CO和CH3OH(g)的濃度隨時(shí)間變化。

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；沒有使用催化劑時(shí)，在該溫度和壓強(qiáng)條件下反應(yīng)CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)的△H=_________。

（2）從反應(yīng)開始到建立平衡，v(CO)=________；達(dá)到平衡時(shí)，該溫度下CO(g)+2H2(g) CH3OH(g)的化學(xué)平衡常數(shù)為______________。達(dá)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___________移動(dòng) (填“正向”、“逆向”或“不”)。

（3）已知CH3OH(g)＋3/2O2(g)＝CO2(g)＋2H2O(g)；ΔH＝－193kJ/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】 b -91kJ/mol 0.075mol/(L·min) 12 正向 CH3OH(l)+3/2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l) △H=-281kJ/mol

【解析】考查化學(xué)反應(yīng)與能量的關(guān)系，熱化學(xué)方程式的書寫，蓋斯定律的應(yīng)用，化學(xué)平衡理論，反應(yīng)速率的計(jì)算（1）根據(jù)催化劑的作用知使用催化劑，降低了反應(yīng)的活化能，反應(yīng)速率快；（2）根據(jù)化學(xué)平衡常數(shù)計(jì)算公式進(jìn)行計(jì)算；（3）根據(jù)蓋斯定律完成熱化學(xué)方程式的書寫。

（1）由圖像分析b的活化能比a的低，說明使用了催化劑，降低了反應(yīng)的活化能，反應(yīng)速率快，所以曲線b表示使用了催化劑；反應(yīng)熱只與始態(tài)和終態(tài)有關(guān)，與反應(yīng)途經(jīng)無關(guān)。所以反應(yīng)的反應(yīng)熱不變，△H =419 KJ/mol-510 KJ/mol=-91 KJ/mol；答案：b ；-91kJ/mol。

（2）根據(jù)圖2分析知道：達(dá)平衡時(shí)，CO的濃度減小1.00-0.25=0.75mol/L,所以v(CO)= 0.75mol.L-1/10min=0.075mol·L-1·min-1；起始時(shí)氫氣的濃度為2mol/L,是CO起始濃度的2倍，符合化學(xué)方程式中的化學(xué)計(jì)量數(shù)之比，所以平衡時(shí)CO的濃度是0.25 mol/L，氫氣的濃度為0.5mol/L，甲醇的濃度是0.75 mol/L，化學(xué)平衡常數(shù)K=0.75 mol.L-1/0.25 mol.L-1×0.52mol/L=12；達(dá)到平衡后若保持其它條件不變，將容器體積壓縮為0.5L，壓強(qiáng)增大了，CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)的平衡正向移動(dòng)。答案：0.075mol/(L·min) 12 正向 。

（3）①CH3OH(g)＋3/2O2(g)＝CO2(g)＋2H2O(g)ΔH＝－193kJ/mol，②H2O(l)= H2O(g) ΔH＝＋44 kJ/mol，根據(jù)蓋斯定律，所求熱化學(xué)方程式=①-②×2，32g的CH3OH(g)的物質(zhì)的量是1mol，所以熱化學(xué)方程式為CH3OH(g)＋3/2O2(g)＝CO2(g)＋2H2O(l) ΔH＝－281kJ/mol。