Question

【題目】工業(yè)上用CO生產(chǎn)燃料甲醇。一定溫度和容積條件下發(fā)生反應(yīng)：CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)。圖1表示反應(yīng)中的能量變化；圖2表示一定溫度下，在體積為1L的密閉容器中加入2mol H2和一定量的CO后，CO和CH3OH(g)的濃度隨時(shí)間變化。

請回答下列問題：

（1）在“圖1”中，曲線____填“a”或“b”)表示使用了催化劑；沒有使用催化劑時(shí)，在該溫度和壓強(qiáng)條件下反應(yīng)CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)的△H= _________________________ 。

（2）下列說法正確的是 （_________）

A．起始充入的CO的物質(zhì)的量為1mol

B．增加CO的濃度，H2的轉(zhuǎn)化率會(huì)增大

C．容器中壓強(qiáng)恒定時(shí)，反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)

（3）從反應(yīng)開始到建立平衡，υ(CO)= _______；達(dá)到平衡時(shí)，c(H2)= ____ ，該溫度下CO(g)+2H2(g) CH3OH(g)的化學(xué)平衡常數(shù)為______________。達(dá)到平衡后若保持其它條件不變，將容器體積壓縮為0.5L，則平衡___________移動(dòng) (填“正向”、“逆向”或“不”)。

Answer 1

【答案】b -91kJ/mol ABC 0.075mol/(L·min) 0.5mo/L 12 正向

【解析】

本題主要考查化學(xué)反應(yīng)中能量變化、化學(xué)反應(yīng)過程中物質(zhì)濃度變化圖像以及化學(xué)平衡相關(guān)知識(shí)；（1）根據(jù)圖中反應(yīng)的活化能的大小來分析是否使用催化劑，利用反應(yīng)前后的總能量來分析反應(yīng)的能量變化；（2）A.由圖2計(jì)算CO起始的量；B.增加CO濃度，會(huì)促使氫氣的轉(zhuǎn)化，但本身的轉(zhuǎn)化率降低；C.該反應(yīng)的正反應(yīng)為氣體分子數(shù)減小的反應(yīng)，根據(jù)平衡時(shí)變量不變原則分析；（3）由圖2計(jì)算用CO表示的反應(yīng)速率，再利用反應(yīng)中各物質(zhì)的變化量之比等于化學(xué)計(jì)量數(shù)之比，來計(jì)算平衡時(shí)c(H2)，化學(xué)平衡常數(shù)表達(dá)式為：，根據(jù)壓縮體積，壓強(qiáng)增大，平衡正向移動(dòng)得出結(jié)論。

（1）由圖可知，反應(yīng)的活化能b較小，所以b使用了催化劑，該反應(yīng)中反應(yīng)物的總能量大于生成物的總能量，故該反應(yīng)為放熱反應(yīng)。由圖可知，反應(yīng)物為1molCO（g）和2molH2（g），生成物為1mol CH3OH(g)，△H=419-510 kJ/mol =-91 kJ/mol。

（2）A.由圖2可知CO的起始物質(zhì)的量為1mol/L1L=1mol，故A項(xiàng)正確；B.增大CO濃度，會(huì)促使氫氣的轉(zhuǎn)化，氫氣的轉(zhuǎn)化率增大，故B項(xiàng)正確；C.該反應(yīng)為反應(yīng)前后壓強(qiáng)不等的反應(yīng)，當(dāng)容器中壓強(qiáng)不再變化時(shí)，該反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，故C項(xiàng)正確。

（3）由圖2可知，反應(yīng)中減小的CO的濃度為1mol/L-0.25mol/L=0.75mol/L，10min時(shí)達(dá)到平衡，則用CO表示的化學(xué)反應(yīng)速率為=0.075mol/(L·min)，因反應(yīng)中各物質(zhì)的變化量之比等于化學(xué)計(jì)量數(shù)之比，則c(H2)=2mol/L-0.75mol/L2=0.5mol/L，該化學(xué)反應(yīng)平衡常數(shù)為==12，該反應(yīng)正向?yàn)轶w積縮小的反應(yīng)，壓縮體積，壓強(qiáng)將增大，故平衡將正向移動(dòng)。