Question

工業(yè)上用CO生產(chǎn)燃料甲醇．一定條件下發(fā)生反應：CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）．圖1表示反應中能量的變化；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．

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；該反應屬于

 

（填：“吸熱”、“放熱”）反應．
（2）下列說法正確的是

 

A．起始充入的CO為2mol            
B．增加CO濃度，CO的轉化率增大
C．容器中壓強恒定時，反應已達平衡狀態(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）從反應開始到建立平衡，v（H₂）=

 

；該溫度下CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）的化學平衡常數(shù)為

 

（要求寫單位）．若保持其它條件不變，將反應體系升溫，則該反應化學平衡常數(shù)

 

（填：“增大”、“減小”或“不變”）．
（4）已知在常溫常壓下：
①2CH₃OH（l）+3O₂（g）=2CO₂（g）+4H₂O（g）△H₁=-1275.6kJ/mol
②2CO （g）+O₂（g）=2CO₂（g）△H₂=-566.0kJ/mol
③H₂O（g）=H₂O（l）△H₃=-44.0kJ/mol
寫出甲醇不完全燃燒生成一氧化碳和液態(tài)水的熱化學方程式：

 

．

Answer 1

考點：物質的量或濃度隨時間的變化曲線,化學反應的能量變化規(guī)律,用蓋斯定律進行有關反應熱的計算

專題：

分析：（1）根據(jù)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；
D、再充入1molCO和2molH₂，體積不變，則壓強增大，平衡正向移動；
（3）由圖2計算用CO表示的反應速率，再利用反應速率之比等于化學計量數(shù)之比來計算氫氣的反應速率，利用各物質平衡的濃度來計算化學平衡常數(shù)；根據(jù)溫度升高，平衡逆向移動，反應物的濃度增大，生成物的濃度減少，平衡常數(shù)減�。�
（4）依據(jù)蓋斯定律計算反應熱，寫出反應的熱化學方程式；

解答： 解：（1）由圖可知，曲線b降低了反應所需的活化能，則b使用了催化劑，又該反應中反應物的總能量大于生成物的總能量，則該反應為放熱反應，
故答案為：b；放熱；  
（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）×2L=2mol，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錯誤；
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；
D、再充入1molCO和2molH₂，體積不變，則壓強增大，平衡正向移動，再次達到平衡時n（CH₃OH）/n（CO）會增大，故D錯誤；
故選：AC；
（3）由圖2可知，反應中減小的CO的濃度為1mol/L-0.25mol/L=0.75mol/L，10min時達到平衡，
則用CO表示的化學反應速率為

0.75mol/L

10min

=0.075mol?L^-1?min^-1，
因反應速率之比等于化學計量數(shù)之比，則v（H₂）=0.075mol?L^-1?min^-1×2=0.15mol?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
則化學平衡常數(shù)K=

0.75

0.25×0．52

=12L²?mol^-2；
因溫度升高，平衡逆向移動，反應物的濃度增大，生成物的濃度減少，平衡常數(shù)減��；
故答案為：0.15mol?L^-1?min^-1；12L²?mol^-2； 減��；
（4）①2CH₃OH（l）+3O₂（g）=2CO₂（g）+4H₂O（g）△H₁=-1275.6kJ/mol
②2CO （g）+O₂（g）=2CO₂（g）△H₂=-566.0kJ/mol
③H₂O（g）=H₂O（l）△H₃=-44.0kJ/mol
由蓋斯定律①-②+③×4，得：2CH₃OH（l）+2O₂（g）=2CO （g）+4H₂O（l）△H=-885.6KJ/mol；
故答案為：CH₃OH（l）+O₂（g）=CO（g）+2H₂O（l）△H=-442.8 kJ/mol；

點評：本題考查化學反應速率、化學平衡及能量變化、熱化學方程式書寫，學生應注意圖象的利用來分析解決問題，圖象中的信息是解答本題的關鍵，題目難度中等．