Question

（2010?肇庆二模）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．

请回答下列问题：
（1）在“图1”中，曲线

b

（填：a或b）表示使用了催化剂；该反应属于

放热

（填：吸热、放热）反应．
（2）下列说法正确的是

bc

a．该反应的反应热为：△H=91kJ?mol^-1
b．起始充入的CO为2mol
c．容器中压强恒定时，反应已达平衡状态    
d．增加CO浓度，CO的转化率增大
e．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）从反应开始到建成平衡，v（H₂）=

0.15mol?L^-1?min^-1

；该温度下CO（g）+2H₂（g） CH₃OH（g）的平衡常数为

12 L²?mol^-2

．
（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）．

Answer 1

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、利用反应前后的能量来分析；b、利用转化的CO和平衡时CO的量来分析；c、该反应为反应前后压强不等的反应；d、增加CO浓度，会促进氢气的转化；e、再充入1molCO和2molH₂，体积不变，则压强增大，平衡正向移动；
（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；
（4）根据温度和压强对该反应的影响来分析．

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、由图可知CO（g）+2H₂（g） CH₃OH（g）△H=419KJ/mol-510KJ/mol═-91kJ?mol^-1，故a错误；
b、由图2可知生成0.75mol/LCH₃OH，则反应了0.75mol/LCO，平衡时有0.25mol/LCO，即CO的起始物质的量为
（0.75mol/l+0.25mol/L）×2L=2mol，故b正确；
c、该反应为反应前后压强不等的反应，则压强不变时，该反应达到平衡状态，故c正确；
d、增加CO浓度，会促进氢气的转化，氢气的转化率增大，但CO的转化率减小，故d错误；
e、再充入1molCO和2molH₂，体积不变，则压强增大，平衡正向移动，再次达到平衡时n（CH₃OH）/n（CO）会增大，故e错误；故答案为：bc；
（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，
故答案为：0.15mol?L^-1?min^-1；12 L²?mol^-2；
（4）CO（g）+2H₂（g） CH₃OH（g）△H＜0，
则温度越高，逆向反应进行的程度越大，甲醇的含量就越低，
压强增大，反应正向进行的程度大，则甲醇的含量高，则图象为
，故答案为：．

点评：本题考查化学反应速率、化学平衡及能量变化，学生应注意图象的利用来分析解决问题，图象中的信息是解答本题的关键．