Question

【题目】煤化工是以煤为原料，经过化学加工使煤转化为气体、液体、固体燃料以及各种化工产品的工业过程。

I．将水蒸气通过红热的炭即可产生水煤气。反应为：C(s)＋H2O(g)CO(g)＋H2(g)

（1）能使化学反应速率加快的措施有________(填序号)。

①升高反应温度②增加C的物质的量③密闭定容容器中充入CO(g)

II．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 图2

（2）图1是表示一定温度下，在体积为2L的密闭容器中加入4molH2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H2浓度变化表示平均反应速率v（H2）=__________________；

（3）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。请结合图像解释催化剂加快化学反应速率的原因_______________________________，该反应消耗1molCO时，______（填“放出”或“吸收”）__________KJ热量。

Answer 1

【答案】①③ 0.15molL﹣1min﹣1 催化剂与反应物分子形成中间态，极大降低了反应活化能 放出 91

【解析】

（1）从影响反应速率的因素分析；

（2）根据v=△c/△t进行计算；

（3）催化剂加快化学反应速率的原因是催化剂与反应物分子形成中间态，极大降低了反应活化能；利用反应前后的总能量来分析反应的能量变化。

（1）C(s)＋H2O(g)CO(g)＋H2(g)

①升高反应温度，可增大活化分子百分数，反应速率增大，故①正确；

②C为固体，增加C的物质的量，反应物的浓度不变，则反应速率不变，故②错误；

③密闭定容容器中充入CO(g)，气体浓度增大，增大反应物浓度，则反应速率增大，故③正确。

故答案为：①③。

（2）由图1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），根据CO（g）+2H2（g）CH3OH（g），化学反应速率之比等于化学计量数之比，则v（H2）=2v（CO）=2×0.075mol/（L·min）=0.15 mol/（L·min），故答案为：0.15 mol/（L·min）。

（3）催化剂加快化学反应速率的原因是催化剂与反应物分子形成中间态，极大降低了反应活化能；由图2可知，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，反应物为1molCO（g）和2molH2（g），生成物为1molCH3OH（g），△H=419kJ/mol-510kJ/mol=-91kJ/mol，所以当反应消耗1molCO时，放出91kJ的热量，故答案为：催化剂与反应物分子形成中间态，极大降低了反应活化能；放出；91。