Question

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）．如图1表示反应中的能量变化；如图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“如图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）从反应开始到建立平衡，v（CO）=

 

；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，将反应体系升温，则该反应化学平衡常数

 

（填“增大”、“减小”或“不变”）．
（3）已知CH₃OH（g）+

3

2

O₂（g）=CO₂（g）+2H₂O（g）△H=-193kJ/mol，又知H₂O（l）=H₂O（g）△H=+44kJ/mol，请写出32g的CH₃OH（g）完全燃烧生成液态水的热化学方程式

 

．

Answer 1

考点：热化学方程式,化学平衡的影响因素

专题：基本概念与基本理论

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）根据v=

△c

△t

进行计算；利用各物质平衡的浓度来计算化学平衡常数；根据温度升高，平衡逆向移动，平衡常数减小；
（3）32g的CH₃OH的物质的量为1mol，结合盖斯定律计算．

解答： 解：（1）由图可知，反应的活化能b的较小，所以b使用的催化剂，该反应中反应物的总能量大于生成物的总能量，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1molCH₃OH（g），△H=419-510=-91 kJ?mol^-1，
故反应的热化学方程式为：CO（g）+2H₂（g）=CH₃OH（g）△H=-91 kJ?mol^-1，
故答案为：b；-91 kJ?mol^-1；
（2）v（CO）=

(1-0.25)mol/L

10min

=0.075 mol?L^-1?min^-1，
              CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）
开始（mol/L）   1       2        0
转化（mol/L）  0.75    1.5      0.75
平衡（mol/L）  0.25    0.5      0.75
则化学平衡常数K=

0.75

0.25×0.5×0.5

=12；温度升高，平衡逆向移动，反应物的浓度增大，生成物的浓度减少，平衡常数减小；
故答案为：0.075mol?L^-1?min^-1；12；减小；
（3）已知①CH₃OH（g）+

3

2

O₂=CO₂（g）+2H₂O（g）△H=-192.9KJ/mol，②H₂O（l）=H₂O（g）△=44KJ/mol，
利用盖斯定律将①-②×2可得CH₃OH（g）+

3

2

O₂（g）=CO₂（g）+2H₂O（l）
△H=（-192.9kJ/mol）-44KJ/mol×2=-280.9kJ/mol，
故答案为：CH₃OH（g）+

3

2

O₂（g）=CO₂（g）+2H₂O（l）△H=-280.9kJ/mol．

点评：本题考查反应速率计算、化学平衡的影响因素、平衡常数的计算热化学方程式的书写等，难度中等．应注意图象中的信息是解答本题的关键．