Question

（10分）工业上用CO生产燃料甲醇。一定条件下发生反应：CO(g)+2H₂(g)CH₃OH(g)。图1表示反应中能量的变化；图2表示一定温度下，在体积为2L的密闭容器中加入4mol H₂和一定量的CO后，CO和CH₃OH(g)的浓度随时间变化图。

请回答下列问题：
（1）在“图1”中，曲线  （填a或b）表示使用了催化剂；该反应属于  （填吸热、放热）反应。
（2）下列说法正确的是      

A．起始充入的CO为1mol

B．增加CO浓度，CO的转化率增大

C．容器中压强恒定时，反应已达平衡状态

D．保持温度和密闭容器容积不变，再充入1molCO和2molH2，再次达到平衡时n(CH3OH)/n(CO)会减小

（3）从反应开始到建立平衡，v(H₂)=      ；该温度下CO(g)+2H₂(g) CH₃OH(g)的化学平衡常数为      。若保持其它条件不变，将反应体系升温，则该反应化学平衡常数      （填“增大”、“减小”或“不变”）。
（4）请在“图3”中画出平衡时甲醇百分含量（纵坐标）随温度（横坐标）变化的曲线，要求画压强不同的2条曲线（在曲线上标出P₁、P₂，且P₁<P₂）。
（5）已知CH₃OH(g)＋3/2O₂(g)＝CO₂(g)＋2H₂O(g) ；ΔH＝－192.9kJ/mol
又知H₂O(l)= H₂O(g) ΔH＝＋44 kJ/mol，请写出32g的CH₃OH(g)完全燃烧生成液态水的热化学方程式                         。

Answer 1

（1）b  放热   （2）C    （3）0.15mol·L^-1·min^-1   12  减小
（4） 
（5）CH₃OH(g)＋3/2O₂(g)＝CO₂(g)＋2H₂O(l) ΔH＝－280.9kJ/mol

解析试题分析：（1）催化剂能降低活化能，从而加快反应速率，所以b曲线不是使用了催化剂。根据图像可知，反应物的总能量大于生成物的总能量，所以是放热反应。
（2）根据图像可知，CO的浓度减少，甲醇的浓度增加，所以起始时CO时1.0mol/L×2＝2.0mol，A不正确。增加CO的浓度，平衡显正反应方向移动，可以提高氢气的转化率，但会降低CO的转化率，B不正确。反应前后体积是减小的，所以压强也是减小的，C正确。D中相当于增大压强，平衡向正反应方向移动，n(CH₃OH)/n(CO)会增大，D不正确，答案选C。
（3）平衡时生成甲醇0.75mol/L，所以消耗氢气是0.75mol/L×2＝1.5mol/L，则氢气的反应速率是1.5mol/L÷10min＝0.15mol·L^-1·min^-1。平衡时氢气的浓度是2.0mol/L－1.5mol/L＝0.5mol/L，素平衡常数为。升高温度，平衡向逆反应方向移动，平衡常数减小。
（4）正反应是体积减小的、放热的可逆反应。所以温度越高甲醇的含量越低。但压强越大，甲醇的含量越高，图像为。
（5）根据盖斯定律可知①－②×2即得到CH₃OH(g)＋3/2O₂(g)＝CO₂(g)＋2H₂O(l)，所以反应热是－192.9kJ/mol－44 kJ/mol×2＝－280.9kJ/mol。
考点：化学平衡和化学反应中的能量变化
点评：本题综合性强，是高考的热点题型，主要考查学生的综合能力。