Question

工業(yè)上用CO生產(chǎn)燃料甲醇．一定條件下發(fā)生反應(yīng)：CO（g ）+2H₂（g）?CH₃OH（g ）．圖1表示反應(yīng)過(guò)程中能量的變化情況：圖2表示一定溫度下，在體積為2L的密閉容器中加入4mol H₂和一定量的CO后，CO和CH₃OH（g ）的濃度隨時(shí)間的變化情況．

請(qǐng)回答下列問(wèn)題．
（1）在“圖1”中，曲線

b

（填“a”或“b”）表示使用了催化劑；該反應(yīng)屬于

放熱

（填“吸熱”或“放熱”）反應(yīng)．
（2）下列說(shuō)法正確的是

ac

（填字母序號(hào)）．
a．起始充入的CO為2mol
b．增大CO的濃度，CO的轉(zhuǎn)化率增大
c．容器中壓強(qiáng)恒定時(shí)，說(shuō)明反應(yīng)已達(dá)平衡狀態(tài)
d．保持溫度和密閉容器的容積不變，再充入1mol CO和2mol H₂，再次達(dá)到平衡時(shí)n（CH₃OH）/n（CO）的值會(huì)變小
（3）從反應(yīng)開(kāi)始到達(dá)平衡，v（H₂）=

0.15

；該溫度下CO （g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）的化學(xué)平衡常數(shù)為

12

．若保持其他條件不變，將反應(yīng)體系升溫，則該反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)

減小

（填“增大”、“減小”或“不變”）．
（4）請(qǐng)?jiān)凇皥D3”中畫(huà)出平衡時(shí)甲醇的百分含量（縱坐標(biāo)）隨溫度（橫坐標(biāo)）的變化曲線，
要求畫(huà)出壓強(qiáng)不同的兩條曲線（在曲線上標(biāo)出p₁、p₂，且p₁＜p₂）

．

Answer 1

分析：（1）根據(jù)圖中反應(yīng)的活化能的大小來(lái)分析是否使用催化劑，利用反應(yīng)前后的總能量來(lái)分析反應(yīng)的能量變化；
（2）A、由圖2利用轉(zhuǎn)化的CO和平衡時(shí)CO的量來(lái)分析；
B、增加CO濃度，會(huì)促進(jìn)氫氣的轉(zhuǎn)化，但本身的轉(zhuǎn)化率降低；
C、該反應(yīng)為反應(yīng)前后壓強(qiáng)不等的反應(yīng)；
D、再充入1molCO和2molH₂，體積不變，則壓強(qiáng)增大，平衡正向移動(dòng)；
（3）由圖2計(jì)算用CO表示的反應(yīng)速率，再利用反應(yīng)速率之比等于化學(xué)計(jì)量數(shù)之比來(lái)計(jì)算氫氣的反應(yīng)速率，利用各物質(zhì)平衡的濃度來(lái)計(jì)算化學(xué)平衡常數(shù)；根據(jù)溫度升高，平衡逆向移動(dòng)，反應(yīng)物的濃度增大，生成物的濃度減少，平衡常數(shù)減小；
（4）根據(jù)溫度和壓強(qiáng)對(duì)該反應(yīng)的影響來(lái)分析．

解答：解：（1）由圖可知，曲線b降低了反應(yīng)所需的活化能，則b使用了催化劑，又該反應(yīng)中反應(yīng)物的總能量大于生成物的總能量，則該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，
故答案為：b；放熱；  
（2）a、由圖2可知生成0.75mol/LCH₃OH，則反應(yīng)了0.75mol/LCO，平衡時(shí)有0.25mol/LCO，即CO的起始物質(zhì)的量為（0.75mol/l+0.25mol/L）×2L=2mol，故A正確；
b、增加CO濃度，會(huì)促進(jìn)氫氣的轉(zhuǎn)化，氫氣的轉(zhuǎn)化率增大，但CO的轉(zhuǎn)化率減小，故B錯(cuò)誤；
c、該反應(yīng)為反應(yīng)前后壓強(qiáng)不等的反應(yīng)，則壓強(qiáng)不變時(shí)，該反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，故C正確；
d、再充入1molCO和2molH₂，體積不變，則壓強(qiáng)增大，平衡正向移動(dòng)，再次達(dá)到平衡時(shí)n（CH₃OH）/n（CO）會(huì)增大，故D錯(cuò)誤；
故選：ac；
（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

0.75mol/L

10min

=0.075mol?L^-1?min^-1，
因反應(yīng)速率之比等于化學(xué)計(jì)量數(shù)之比，則v（H₂）=0.075mol?L^-1?min^-1×2=0.15mol?L^-1?min^-1；
                CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）
開(kāi)始（mol/L）   1        2        0
轉(zhuǎn)化（mol/L）   0.75    1.5       0.75
平衡（mol/L）  0.25     0.5       0.75
則化學(xué)平衡常數(shù)K=

0.75

0.25×(0.5)2

=12；
因溫度升高，平衡逆向移動(dòng)，反應(yīng)物的濃度增大，生成物的濃度減少，平衡常數(shù)減��；
故答案為：0.15mol?L^-1?min^-1；12； 減小；
（4）CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）△H＜0，
則溫度越高，逆向反應(yīng)進(jìn)行的程度越大，甲醇的含量就越低，
壓強(qiáng)增大，反應(yīng)正向進(jìn)行的程度大，則甲醇的含量高，則圖象為
，
故答案為：．

點(diǎn)評(píng)：本題考查化學(xué)反應(yīng)速率、化學(xué)平衡及能量變化，學(xué)生應(yīng)注意圖象的利用來(lái)分析解決問(wèn)題，圖象中的信息是解答本題的關(guān)鍵．