Question

【題目】工業上用CO生產燃料甲醇．一定條件下發生反應：CO（g）+2H2（g）CH3OH（g）．圖1表示反應中能量的變化；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；該反應屬于反應．
（2）下列說法正確的是 ．
A.起始充入的CO為2mol
B.增加CO濃度，CO的轉化率增大
C.容器中壓強恒定時，反應已達平衡狀態
D.保持溫度和密閉容器容積不變，再充入1molCO和2molH2 ， 再次達到平衡時，n（CH3OH）/n（CO）會減小
（3）從反應開始到建成平衡，v（H2）=；該溫度下CO（g）+2H2（g）CH3OH（g）的化學平衡常數值為 ． 若保持其它條件不變，將反應體系升溫，則該反應化學平衡常數（填“增大”、“減小”或“不變”）．
（4）請在“圖3”中畫出平衡時甲醇百分含量（縱坐標）隨溫度（橫坐標）變化的曲線，要求畫壓強不同的2條曲線（在曲線上標出P1、P2 ， 且P1＜P2）．
（5）有一類甲醇質子交換膜燃料電池，需將甲醇蒸氣轉化為氫氣，兩種反應原理是
A、CH3OH（g）+H2O（g）=CO2（g）+3H2（g）；△H=+49.0kJ/mol
B、CH3OH（g）+ O2（g）=CO2（g）+2H2O（g）；△H=﹣192.9kJ/mol
又知H2O（l）=H2O（g）△H=+44kJ/mol，請寫出32g的CH3OH（g）完全燃燒生成液態水的熱化學方程式 ．

Answer 1

【答案】
（1）b；放熱
（2）AC
（3）0.15mol?L﹣1?min﹣1；12 L2?mol﹣2；減小
（4）
（5）CH3OH（g）+ O2（g）=CO2（g）+2H2O△H=﹣280.9kJ/mol
【解析】解：（1）由圖可知，曲線b降低了反應所需的活化能，則b使用了催化劑，又該反應中反應物的總能量大于生成物的總能量，則該反應為放熱反應，所以答案是：b；放熱；（2）A．由圖2可知生成0.75mol/LCH3OH，則反應了0.75mol/LCO，平衡時有0.25mol/LCO，即CO的起始物質的量為（0.75mol/l+0.25mol/L）×2L=2mol，故A正確； B．增加CO濃度，會促進氫氣的轉化，氫氣的轉化率增大，但CO的轉化率減小，故B錯誤； C．該反應為反應前后壓強不等的反應，則壓強不變時，該反應達到平衡狀態，故C正確； D．再充入1molCO和2molH2 ， 體積不變，則壓強增大，平衡正向移動，再次達到平衡時n（CH3OH）/n（CO）會增大，故D錯誤；所以答案是：AC；（3）由圖2可知，反應中減小的CO的濃度為1mol/L﹣0.25mol/L=0.75mol/L，10min時達到平衡，則用CO表示的化學反應速率為 =0.075molL﹣1min﹣1 ， 因反應速率之比等于化學計量數之比，則v（H2）=0.075molL﹣1min﹣1×2=0.15molL﹣1min﹣1 ，

	CO（g）+	2H2（g）	CH3OH（g）
開始：	1mol/L	2mol/L	0
轉化：	0.75mol/L	1.5mol/L	0.75mol/L
平衡：	0.25mol/L	0.5mol/L	0.75mol/L

則化學平衡常數K= = =12 L2mol﹣2；正反應是放熱反應溫度越高K值越小，所以答案是：0.15molL﹣1min﹣1；12 L2mol﹣2；減小；（4）CO（g）+2H2（g）CH3OH（g）△H＜0，則溫度越高，逆向反應進行的程度越大，甲醇的含量就越低，壓強增大，反應正向進行的程度大，則甲醇的含量高，甲醇百分含量隨溫度T變化如圖為 ，所以答案是： ；（5）32g的CH3OH（g）即為1mol，∵CH3OH（g）+ O2（g）=CO2（g）+2H2O（g）△H=﹣192.9kJ/mol ①
H2O（l）=H2O（g）△H=+44kJ/mol ②根據蓋斯定律①﹣②×2得 CH3OH（g）+ O2（g）=CO2（g）+2H2O（l）△H=﹣280.9kJ/mol,所以答案是：CH3OH（g）+ O2（g）=CO2（g）+2H2O（l）△H=﹣280.9kJ/mol．