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)。
  
（1）图1是表示一定温度下，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）的浓度随时间变化情况。从反应开始到平衡，用CO浓度变化表示平均反应速率v(CO)＝                  ； H₂的平衡转化率为_________________________。
（2）图2表示该反应进行过程中能量的变化。曲线a表示不使用催化剂时反应的能量变化，曲线b表示使用催化剂后的能量变化。写出反应的热化学方程式                        。
（3）该温度下，反应平衡常数K＝______________（填数值），温度升高，平衡常数K_________(填“增大”、“不变”或“减小”)。
（4）恒容条件下，下列措施中能使反应体系中增大的措施有               。
a．升高温度         b．充入He气        c．再充入2 molH₂      d．使用催化剂

Answer 1

（11分）
（1）0.075mol·L^－1·min^－1（2分）    0.75（或75%）（2分）
（2）CO(g) + 2H₂(g)CH₃OH(g) ΔH＝－91 kJ·mol^－1（2分）
（3）4 mol^－2·L^－2（2分）  减小 （1分）
（4）C（2分）

解析试题分析：（1）由图可知，CO浓度变化量为1.00mol/L-0.25mol/L=0.75mol/L，△t=10min，则v（CO）=0.75mol/L÷10min=0.075mol/（L?min）,氢气的平衡转化率为1.5/2=0.75。
（2）反应物的总能量为419kJ，生成物的总能量为510kJ，则该反应为放热反应，放出的热量为419kJ-510kJ=91kJ，热化学方程式为CO（g）+2H₂（g）=CH₃OH（g）△H=-91 kJ/mol，该反应使用催化剂，只能改变反应的途径降低反应所需的活化能，而不能改变反应热，故答案为：放热；CO（g）+2H₂（g）=CH₃OH（g）△H=-91 kJ/mol；不能；
（3）           CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）
初始浓度(mol/L):  1     2       0
转化浓度(mol/L): 0.75    1.5    0.75
平衡浓度(mol/L): 0.25    0.5      0.75
平衡常数K="0.75/(0.75" ×0.5² )=4mol^－2·L^－2
因该反应为放热反应，则升高温度，化学平衡逆向移动，K值减小；
（4）使增大，化学平衡应正向移动，但升高温度时化学平衡逆向移动，恒容条件下充入He气化学平衡不移动，使用催化剂化学平衡不移动，在恒容条件下再充入1molCO和2molH₂，压强增大，化学平衡正向移动，符合题意，故c正确，故答案为：c。
考点：本题考查的是化学原理知识，涉及化学反应速率计算、转化率计算、平衡常数的计算、热化学方程式的书写、平衡常数的应用等。