Question

【题目】工业上用CO生产燃料甲醇。一定温度和容积条件下发生反应：CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)。图1表示反应中的能量变化；图2表示一定温度下，在体积为1L的密闭容器中加入2mol H2和一定量的CO后，CO和CH3OH(g)的浓度随时间变化。

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；没有使用催化剂时，在该温度和压强条件下反应CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)的△H= _________________________ 。

（2）下列说法正确的是 （_________）

A．起始充入的CO的物质的量为1mol

B．增加CO的浓度，H2的转化率会增大

C．容器中压强恒定时，反应达到平衡状态

（3）从反应开始到建立平衡，υ(CO)= _______；达到平衡时，c(H2)= ____ ，该温度下CO(g)+2H2(g) CH3OH(g)的化学平衡常数为______________。达到平衡后若保持其它条件不变，将容器体积压缩为0.5L，则平衡___________移动 (填“正向”、“逆向”或“不”)。

Answer 1

【答案】b -91kJ/mol ABC 0.075mol/(L·min) 0.5mo/L 12 正向

【解析】

本题主要考查化学反应中能量变化、化学反应过程中物质浓度变化图像以及化学平衡相关知识；（1）根据图中反应的活化能的大小来分析是否使用催化剂，利用反应前后的总能量来分析反应的能量变化；（2）A.由图2计算CO起始的量；B.增加CO浓度，会促使氢气的转化，但本身的转化率降低；C.该反应的正反应为气体分子数减小的反应，根据平衡时变量不变原则分析；（3）由图2计算用CO表示的反应速率，再利用反应中各物质的变化量之比等于化学计量数之比，来计算平衡时c(H2)，化学平衡常数表达式为：，根据压缩体积，压强增大，平衡正向移动得出结论。

（1）由图可知，反应的活化能b较小，所以b使用了催化剂，该反应中反应物的总能量大于生成物的总能量，故该反应为放热反应。由图可知，反应物为1molCO（g）和2molH2（g），生成物为1mol CH3OH(g)，△H=419-510 kJ/mol =-91 kJ/mol。

（2）A.由图2可知CO的起始物质的量为1mol/L1L=1mol，故A项正确；B.增大CO浓度，会促使氢气的转化，氢气的转化率增大，故B项正确；C.该反应为反应前后压强不等的反应，当容器中压强不再变化时，该反应达到平衡状态，故C项正确。

（3）由图2可知，反应中减小的CO的浓度为1mol/L-0.25mol/L=0.75mol/L，10min时达到平衡，则用CO表示的化学反应速率为=0.075mol/(L·min)，因反应中各物质的变化量之比等于化学计量数之比，则c(H2)=2mol/L-0.75mol/L2=0.5mol/L，该化学反应平衡常数为==12，该反应正向为体积缩小的反应，压缩体积，压强将增大，故平衡将正向移动。