Question

工業上用CO生產燃料甲醇。一定溫度和容積條件下發生反應：CO(g)+2H₂(g)CH₃OH(g)。圖1表示反應中的能量變化；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，在該溫度和壓強條件下反應CO(g)+2H₂(g)CH₃OH(g)的△H=        。
（2）下列說法正確的是     
A．起始充入的CO的物質的量為1mol
B．增加CO的濃度，H₂的轉化率會增大
C．容器中壓強恒定時，反應達到平衡狀態 
（3）從反應開始到建立平衡，v(CO)=       ；達到平衡時，c(H₂)=     ，該溫度下CO(g)+2H₂(g) CH₃OH(g)的化學平衡常數為             。達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 (填“正向”、“逆向”或“不”)。
（4）已知CH₃OH(g)＋3/2O₂(g)＝CO₂(g)＋2H₂O(g)；ΔH＝－193kJ/mol
又知H₂O(l)= H₂O(g)；ΔH＝＋44 kJ/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

（1）b    -91kJ/mol （2）ABC（3）0.075mol/(L·min)    0.5mo/L    12  正向（4）CH₃OH(l)+3/2O₂(g)=CO₂(g)+2H₂O(l) △H=-281kJ/mol(3分)

試題分析：（1）根據圖像可知，b曲線能量較低，故b為加入催化劑。根據圖像可知△H=419kJ/mol-510kJ/mol=-91kJ/mol。（2）根據圖像2可知，起始是加入CO的濃度為1mol/L，10min后達到平衡，平衡時CO的轉化率為（1mol/L-0.25mol/L）/1mol/L×100%=75%。生產CH₃OH的濃度為0.75mol/L。A選項正確，B選項，根據勒夏特列原理可知，增加CO的濃度，H₂的轉化率將增大。C選項，由于反應物化學計量數之和不等于產物計量數之和可知，當容器中壓強恒定時，反應達到平衡狀態。故選擇A、B、C。（3）v(CO)=（1mol/L-0.25mol/L）/10min=0.075mol/(L·min)。根據CO(g)+2H₂(g)CH₃OH(g)可知，消耗n(CO):n(H₂)=1:2，故消耗H₂的物質的量為0.75mol×2=1.5mol，達到平衡時剩余H₂的物質的量為2mol-1.5mol=0.5mol。故濃度為 0.5mo/L。該溫度下化學平衡常數為0.75/0.5²×0.25=12。反應物化學計量數之和大于產物計量數之和，壓縮體積，平衡向正反應方向移動。（4）32gCH₃OH為1mol，產物中H₂O為2mol，由H₂O(l)= H₂O(g)；ΔH＝＋44 kJ/mol。故熱化學方程式為：CH₃OH(l)+3/2O₂(g)=CO₂(g)+2H₂O(l) △H=-281kJ/mol。