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)。
  
（1）圖1是表示一定溫度下，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)間變化情況。從反應(yīng)開(kāi)始到平衡，用CO濃度變化表示平均反應(yīng)速率v(CO)＝                  ； H₂的平衡轉(zhuǎn)化率為_(kāi)________________________。
（2）圖2表示該反應(yīng)進(jìn)行過(guò)程中能量的變化。曲線a表示不使用催化劑時(shí)反應(yīng)的能量變化，曲線b表示使用催化劑后的能量變化。寫出反應(yīng)的熱化學(xué)方程式                        。
（3）該溫度下，反應(yīng)平衡常數(shù)K＝______________（填數(shù)值），溫度升高，平衡常數(shù)K_________(填“增大”、“不變”或“減小”)。
（4）恒容條件下，下列措施中能使反應(yīng)體系中增大的措施有               。
a．升高溫度         b．充入He氣        c．再充入2 molH₂      d．使用催化劑

Answer 1

（11分）
（1）0.075mol·L^－1·min^－1（2分）    0.75（或75%）（2分）
（2）CO(g) + 2H₂(g)CH₃OH(g) ΔH＝－91 kJ·mol^－1（2分）
（3）4 mol^－2·L^－2（2分）  減小 （1分）
（4）C（2分）

解析試題分析：（1）由圖可知，CO濃度變化量為1.00mol/L-0.25mol/L=0.75mol/L，△t=10min，則v（CO）=0.75mol/L÷10min=0.075mol/（L?min）,氫氣的平衡轉(zhuǎn)化率為1.5/2=0.75。
（2）反應(yīng)物的總能量為419kJ，生成物的總能量為510kJ，則該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，放出的熱量為419kJ-510kJ=91kJ，熱化學(xué)方程式為CO（g）+2H₂（g）=CH₃OH（g）△H=-91 kJ/mol，該反應(yīng)使用催化劑，只能改變反應(yīng)的途徑降低反應(yīng)所需的活化能，而不能改變反應(yīng)熱，故答案為：放熱；CO（g）+2H₂（g）=CH₃OH（g）△H=-91 kJ/mol；不能；
（3）           CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）
初始濃度(mol/L):  1     2       0
轉(zhuǎn)化濃度(mol/L): 0.75    1.5    0.75
平衡濃度(mol/L): 0.25    0.5      0.75
平衡常數(shù)K="0.75/(0.75" ×0.5² )=4mol^－2·L^－2
因該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，則升高溫度，化學(xué)平衡逆向移動(dòng)，K值減小；
（4）使增大，化學(xué)平衡應(yīng)正向移動(dòng)，但升高溫度時(shí)化學(xué)平衡逆向移動(dòng)，恒容條件下充入He氣化學(xué)平衡不移動(dòng)，使用催化劑化學(xué)平衡不移動(dòng)，在恒容條件下再充入1molCO和2molH₂，壓強(qiáng)增大，化學(xué)平衡正向移動(dòng)，符合題意，故c正確，故答案為：c。
考點(diǎn)：本題考查的是化學(xué)原理知識(shí)，涉及化學(xué)反應(yīng)速率計(jì)算、轉(zhuǎn)化率計(jì)算、平衡常數(shù)的計(jì)算、熱化學(xué)方程式的書寫、平衡常數(shù)的應(yīng)用等。