Question

10．人類社會(huì)日益發(fā)達(dá)，隨之而來的是更多的能源消耗．能源短缺是人類面臨的重大問題．一種可再生能源--甲醇，具有廣泛的開發(fā)和應(yīng)用前景，被稱為21世紀(jì)的新型燃料．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(shí)間變化圖．

請(qǐng)回答下列問題：
（1）在“圖1”中，曲線b改變的條件最可能是使用了催化劑．
（2）根據(jù)“圖2”判斷，下列說法不正確的是C
A．容器中壓強(qiáng)恒定時(shí)，反應(yīng)已達(dá)平衡狀態(tài)
B．起始充入的CO為2mol
C．增加CO濃度，CO的轉(zhuǎn)化率增大
D．保持溫度和密閉容器容積不變，再充入1molCO和 2molH₂，再次達(dá)到平衡時(shí)$\frac{n（C{H}_{3}OH）}{n（CO）}$會(huì)增大
（3）前10min，CO的速率為0.075mol/（L．min），若容器體積不變，加入He，則CO的化學(xué)反應(yīng)速率不變（填”增大“、”減小“、”不變“）
（4）若升高溫度，保持其它條件不變，則該反應(yīng)的化學(xué)平衡將左（填“左”、“右”或“不”）移動(dòng)．
（5）科學(xué)家常用量熱計(jì)（填儀器名稱）來直接測定某一反應(yīng)的反應(yīng)熱，現(xiàn)測得：TK時(shí)，
2CH₃OH（g）+3O₂（g）=2CO₂（g）+4H₂O（g）△H=-385.8kJ/mol，又知 H₂O（l）=H₂O（g）△H=+44kJ/mol，請(qǐng)寫出表示 CH₃OH 燃燒熱的熱化學(xué)方程式：CH₃OH（g）+$\frac{3}{2}$O₂（g）=CO₂（g）+2H₂O（l）△H=-280.9kJ/mol．

Answer 1

分析 （1）催化劑只影響反應(yīng)速率不化學(xué)平衡移動(dòng)，且反應(yīng)過程中焓變不變；
（2）A．該反應(yīng)是體積減小的反應(yīng)，當(dāng)壓強(qiáng)不變時(shí)，說明各組分濃度不再變化；
B．根據(jù)圖知，起始充入容器的n（CO）=cV=1.00mol/L×2L；
C．增加CO濃度，平衡正向移動(dòng)，但CO的轉(zhuǎn)化率降低；
D．再充入1molCO和2molH₂，體積不變，則壓強(qiáng)增大，平衡正向移動(dòng)；
（3）前10min，CO的速率=$\frac{1.00-0.25}{10}$mol/（L．min）；若容器體積不變，加入He，參加反應(yīng)的各物質(zhì)的物質(zhì)的量濃度不變，則平衡不移動(dòng)，各物質(zhì)的反應(yīng)速率不變；
（4）升高溫度，平衡向吸熱反應(yīng)方向移動(dòng)；
（5）學(xué)家常用量熱計(jì)（填儀器名稱）來直接測定某一反應(yīng)的反應(yīng)熱；
2CH₃OH（g）+3O₂（g）=2CO₂（g）+4H₂O（g）△H=-385.8kJ/mol ①，
H₂O（l）=H₂O（g）△H=+44kJ/mol②，
將方程式$\frac{1}{2}$①-2②得甲醇燃燒熱化學(xué)方程式．

解答 解：（1）催化劑只影響反應(yīng)速率不化學(xué)平衡移動(dòng)，且反應(yīng)過程中焓變不變，根據(jù)圖知，改變條件時(shí)，活化能降低而焓變不變，說明改變的條件是使用了催化劑，
故答案為：使用了催化劑；
（2）A．該反應(yīng)是體積減小的反應(yīng)，當(dāng)壓強(qiáng)不變時(shí)，說明各組分濃度不再變化，反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，故A正確；
B．根據(jù)圖知，起始充入容器的n（CO）=cV=1.00mol/L×2L=2mol，故B正確；
C．增加CO濃度，平衡正向移動(dòng)，但CO的轉(zhuǎn)化率降低，故C錯(cuò)誤；
D．再充入1molCO和2molH₂，體積不變，則壓強(qiáng)增大，平衡正向移動(dòng)，再次達(dá)到平衡時(shí)n（CH₃OH）/n（CO）會(huì)增大，故D正確；
故選C；
（3）前10min，CO的速率=$\frac{1.00-0.25}{10}$mol/（L．min）=0.075mol/（L．min）；若容器體積不變，加入He，參加反應(yīng)的各物質(zhì)的物質(zhì)的量濃度不變，則平衡不移動(dòng)，各物質(zhì)的反應(yīng)速率不變，
故答案為：0.075mol/（L．min）；不變；
（4）升高溫度，平衡向吸熱反應(yīng)方向移動(dòng)，根據(jù)圖1知，該反應(yīng)的正反應(yīng)是放熱反應(yīng)，升高溫度平衡逆向移動(dòng)，即向左移動(dòng)，故答案為：左；
（5）學(xué)家常用量熱計(jì)（填儀器名稱）來直接測定某一反應(yīng)的反應(yīng)熱；
2CH₃OH（g）+3O₂（g）=2CO₂（g）+4H₂O（g）△H=-385.8kJ/mol ①，
H₂O（l）=H₂O（g）△H=+44kJ/mol②，
將方程式$\frac{1}{2}$①-2②得甲醇燃燒熱化學(xué)方程式為CH₃OH（g）+$\frac{3}{2}$O₂（g）=CO₂（g）+2H₂O（l）△H=-280.9kJ/mol，
故答案為：CH₃OH（g）+$\frac{3}{2}$O₂（g）=CO₂（g）+2H₂O（l）△H=-280.9kJ/mol．

點(diǎn)評(píng) 本題考查蓋斯定律、平衡移動(dòng)方向判斷、反應(yīng)速率計(jì)算等知識(shí)點(diǎn)，側(cè)重考查學(xué)生分析計(jì)算能力，為高頻考點(diǎn)，注意：增加可逆反應(yīng)中某一反應(yīng)物濃度，平衡正向移動(dòng)但該物質(zhì)的轉(zhuǎn)化率反而降低，為易錯(cuò)點(diǎn)．