Question

10．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．

（1）在圖1中，曲線b（填a或b）表示使用了催化劑；該反應(yīng)屬于放熱（填吸熱、放熱）反應(yīng)．
（2）下列說(shuō)法正確的是AC
A．起始充入的CO為2mol
B．增加CO濃度，CO的轉(zhuǎn)化率增大
C．容器中壓強(qiáng)恒定時(shí)，反應(yīng)已達(dá)平衡狀態(tài)
D．恒溫恒容時(shí)，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)減小
（3）從反應(yīng)開(kāi)始到建立平衡，v（H₂）=0.15mol•L^-1•min^-1；該溫度下CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）的化學(xué)平衡常數(shù)為12 L²•mol^-2．若保持其它條件不變，將反應(yīng)體系升溫，則該反應(yīng)化學(xué)平衡常數(shù)減�。ㄌ睢霸龃蟆薄ⅰ皽p小”或“不變”）．
（4）已知CH₃OH（g）+$\frac{3}{2}$O₂（g）=CO₂（g）+2H₂O（g）△H=-192.9kJ/mol
又知H₂O（l）=H₂O（g）△H=+44kJ/mol，請(qǐng)寫(xiě)出32g的CH₃OH（g）完全燃燒生成液態(tài)水的熱化學(xué)方程式CH₃OH（g）+$\frac{3}{2}$O₂（g）=CO₂（g）+2H₂O（l）△H=-280.9kJ/mol．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)圖中反應(yīng)的活化能的大小來(lái)分析是否使用催化劑，利用反應(yīng)前后的總能量來(lái)分析反應(yīng)的能量變化；
（2）A、由圖2利用轉(zhuǎn)化的CO和平衡時(shí)CO的量來(lái)分析；
B、增加CO濃度，會(huì)促進(jìn)氫氣的轉(zhuǎn)化，但本身的轉(zhuǎn)化率降低；
C、該反應(yīng)為反應(yīng)前后壓強(qiáng)不等的反應(yīng)；
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）由圖2計(jì)算用CO表示的反應(yīng)速率，再利用反應(yīng)速率之比等于化學(xué)計(jì)量數(shù)之比來(lái)計(jì)算氫氣的反應(yīng)速率，利用各物質(zhì)平衡的濃度來(lái)計(jì)算化學(xué)平衡常數(shù)；根據(jù)溫度升高，平衡逆向移動(dòng)，反應(yīng)物的濃度增大，生成物的濃度減少，平衡常數(shù)減��；
（4）32g的CH₃OH的物質(zhì)的量為1mol，結(jié)合蓋斯定律計(jì)算．

解答 解：（1）由圖可知，曲線b降低了反應(yīng)所需的活化能，則b使用了催化劑，又該反應(yīng)中反應(yīng)物的總能量大于生成物的總能量，則該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，
故答案為：b；放熱；
（2）A、由圖2可知生成0.75mol/LCH₃OH，則反應(yīng)了0.75mol/LCO，平衡時(shí)有0.25mol/LCO，即CO的起始物質(zhì)的量為（0.75mol/l+0.25mol/L）×2L=2mol，故A正確；
B、增加CO濃度，會(huì)促進(jìn)氫氣的轉(zhuǎn)化，氫氣的轉(zhuǎn)化率增大，但CO的轉(zhuǎn)化率減小，故B錯(cuò)誤；
C、該反應(yīng)為反應(yīng)前后壓強(qiáng)不等的反應(yīng)，則壓強(qiáng)不變時(shí)，該反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，故C正確；
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錯(cuò)誤；
故答案為：AC；
（3）由圖2可知，反應(yīng)中減小的CO的濃度為1mol/L-0.25mol/L=0.75mol/L，10min時(shí)達(dá)到平衡，
則用CO表示的化學(xué)反應(yīng)速率為$\frac{0.75mol/L}{10min}$=0.075mol•L^-1•min^-1，
因反應(yīng)速率之比等于化學(xué)計(jì)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(kāi)始（mol/L） 1              2                  0
轉(zhuǎn)化（mol/L） 0.75        1.5               0.75
平衡（mol/L） 0.25         0.5               0.75
則化學(xué)平衡常數(shù)K═$\frac{0.75mol/L}{0.25mol/L×（0.5mol/L）^{2}}$=12L²•mol^-2；
因溫度升高，平衡逆向移動(dòng)，反應(yīng)物的濃度增大，生成物的濃度減少，平衡常數(shù)減小；
故答案為：0.15mol•L^-1•min^-1；12L²•mol^-2； 減�。�
（4）①CH₃OH（g）+$\frac{3}{2}$O₂=CO₂（g）+2H₂O（g）△H=-192.9KJ/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
△H=（-192.9kJ/mol）-44KJ/mol×2=-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) 本題考查化學(xué)反應(yīng)速率、化學(xué)平衡及能量變化，學(xué)生應(yīng)注意圖象的利用來(lái)分析解決問(wèn)題，圖象中的信息是解答本題的關(guān)鍵，反應(yīng)熱與焓變，注意蓋斯定律應(yīng)用，為高頻考點(diǎn)，題目難度中等．