Question

工業(yè)上在催化劑作用下可利用CO合成甲醇：CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g），圖1表示反應(yīng)過程中能量的變化情況，請(qǐng)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；該反應(yīng)屬于

 

（填“吸熱”或“放熱”）反應(yīng)．
（2）為探究外界條件對(duì)合成甲醇化學(xué)反應(yīng)速率的影響規(guī)律，某科技工作者設(shè)計(jì)了以下三組實(shí)驗(yàn)，部分?jǐn)?shù)據(jù)已填入表中，請(qǐng)補(bǔ)充完整．

實(shí)驗(yàn)組	T/℃	其實(shí)濃度/mol?L-1		等質(zhì)量催化劑的比 表面積/m3?g-1
		CO	H2
①	280	1.20×10-3	5.80×10-3	82
②	280	1.20×10-3	5.80×10-3	124
③	350			124

其中設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)組①和②的目的是

 

．
（3）“圖2”所揭示的規(guī)律是：在p₁壓強(qiáng)達(dá)平衡時(shí)

 

；并請(qǐng)畫出在p₂壓強(qiáng)下（P₂＞P₁）的曲線．
（4）在堿性條件下可將合成甲醇的反應(yīng)設(shè)計(jì)成原電池，則負(fù)極的電極反應(yīng)式為

 

．

Answer 1

考點(diǎn)：反應(yīng)熱和焓變,探究影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素

專題：化學(xué)反應(yīng)中的能量變化,化學(xué)反應(yīng)速率專題

分析：（1）由圖可知曲線b降低了反應(yīng)的活化能；根據(jù)反應(yīng)物所具有的能量與生成物所具有的能量的相對(duì)大小判斷；
（2）實(shí)驗(yàn)組①和②中改變的條件分析；實(shí)驗(yàn)組③和②相比，溫度升高，所以初始濃度和催化劑應(yīng)該相同；
（3）由圖2可知溫度越高，CO的轉(zhuǎn)化率越小；增大壓強(qiáng)平衡正移，則CO的轉(zhuǎn)化率增大，則p₂壓強(qiáng)下曲線應(yīng)該在P₁的上面；
（4）在堿性條件下氫氣在負(fù)極失電子生成水．

解答： 解：（1）由圖可知曲線b降低了反應(yīng)的活化能，所以曲線b使用了催化劑；由圖可知反應(yīng)物所具有的能量大于生成物所具有的能量，所以該反應(yīng)為放熱反應(yīng)；
故答案為：b；放熱；
（2）實(shí)驗(yàn)組①和②中反應(yīng)的溫度相同，反應(yīng)物的初始濃度相同，而催化劑的質(zhì)量不同，所以實(shí)驗(yàn)探究等質(zhì)量催化劑的比表面積不同時(shí)對(duì)合成甲醇化學(xué)反應(yīng)速率的影響規(guī)律；實(shí)驗(yàn)組③和②相比，溫度升高，所以初始濃度和催化劑應(yīng)該相同，所以CO的濃度為1.20×10^-3mol?L^-1，H₂的濃度為5.80×10^-3mol?L^-1；
故答案為：探究等質(zhì)量催化劑的比表面積不同時(shí)對(duì)合成甲醇化學(xué)反應(yīng)速率的影響規(guī)律；1.20×10^-3；5.80×10^-3；
（3）由圖2可知溫度越高，CO的轉(zhuǎn)化率越小，所以“圖2”所揭示的規(guī)律是：在p₁壓強(qiáng)達(dá)平衡時(shí)：CO的轉(zhuǎn)化率隨溫度的升高而降低；增大壓強(qiáng)平衡正移，則CO的轉(zhuǎn)化率增大，則p₂壓強(qiáng)下曲線應(yīng)該在P₁的上面；據(jù)此畫圖為：；
故答案為：CO的轉(zhuǎn)化率隨溫度的升高而降低；；
（4）在堿性條件下氫氣在負(fù)極失電子生成水，所以其電極反應(yīng)式為：H₂+2OH^--e^-=2H₂O；
故答案為：H₂+2OH^--e^-=2H₂O．

點(diǎn)評(píng)：本題考查了催化劑對(duì)反應(yīng)的影響，探究外界條件對(duì)反應(yīng)速率的影響，電極方程式的書寫等，題目難度中等，注意對(duì)圖象和表格中數(shù)據(jù)的分析是解題的關(guān)鍵．