Question

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）的浓度随时的变化．

请回答下列问题：
（1）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”或“放热”）反应．
（2）下列说法正确的是

 

．
A．起始充入的CO为2mol
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．若CO和H₂浓度之比达到1：2时，反应达到平衡状态
（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

 

．若保持其他条件不变，将反应体系升温，则该反应的化学平衡常数

 

（填“增大”、“减小”或“不变”）．

Answer 1

考点：反应热和焓变,化学平衡的影响因素,物质的量或浓度随时间的变化曲线

专题：化学反应中的能量变化,化学平衡专题

分析：（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、通过CO的起始浓度和容器体积可知；B、增加CO浓度，会促进氢气的转化；C、该反应为反应前后压强不等的反应；D、化学平衡状态是指各组分浓度不变，不一定等于其化学计量数之比，其比值大小决定于加入的多少；
（3）由图2计算用CO表示的反应速率，再利用反应速率之比等于化学计量数之比来计算氢气的反应速率，利用各物质平衡的浓度来计算化学平衡常数；反应放热，升温时平衡逆向移动，化学平衡常数减小．

解答： 解：（1）由图可知，曲线b降低了反应所需的活化能，则b使用了催化剂，又该反应中反应物的总能量大于生成物的总能量，则该反应为放热反应，
故答案为：b；放热；
（2）A、CO的起始浓度为1.00mol/L，容器体积为2L，所以，CO的起始物质的量为2mol，故A正确；
B、增大CO的浓度，氢气的转化率增大，CO的转化率减小，故B错误；
C、该反应为反应前后压强不等的反应，容器的压强恒定时反应达到平衡状态，故C正确；
D、平衡时各物质的浓度之比等于多少决定于加入反应物的多少，故D错误；
故选：AC；
（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

0.75mol/L

10min

=0.075mol?L^-1?min^-1，
因反应速率之比等于化学计量数之比，则v（H₂）=0.075mol?L^-1?min^-1×2=0.15mol?L^-1?min^-1，
           CO（g）+2H₂（g） CH₃OH（g）
开始       1mol/L 2mol/L 0
转化     0.75mol/L 1.5mol/L       0.75mol/L
平衡     0.25mol/L 0.5mol/L       0.75mol/L
则化学平衡常数K=

0.75mol/L

0.25mol/L×(0.5mol/L)2

=12 L²?mol^-2，
正反应放热，升温时平衡逆向移动，K减小，
故答案为：0.15mol?L^-1?min^-1；12 L²?mol^-2；减小．

点评：本题考查了催化剂的催化原理、放热反应的图示、平衡状态的判断、转化率、化学反应速率、化学平衡常数，考查范围广，题目难度不大．