Question

工業(yè)上用CO生產(chǎn)燃料甲醇。一定溫度和容積條件下發(fā)生反應(yīng)：CO(g)+2H₂(g)CH₃OH(g)。圖1表示反應(yīng)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(shí)間變化。

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；沒有使用催化劑時(shí)，在該溫度和壓強(qiáng)條件下反應(yīng)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(zhì)的量為1mol

B．增加CO的濃度，H₂的轉(zhuǎn)化率會(huì)增大

C．容器中壓強(qiáng)恒定時(shí)，反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài) 

（3）從反應(yīng)開始到建立平衡，v(CO)=        ；達(dá)到平衡時(shí)，c(H₂)=      ，該溫度下CO(g)+2H₂(g) CH₃OH(g)的化學(xué)平衡常數(shù)為              。達(dá)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(dòng) (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(qǐng)寫出32g的CH₃OH(g)完全燃燒生成液態(tài)水的熱化學(xué)方程式                             。

 

Answer 1

【答案】

（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)

【解析】

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

考點(diǎn)：化學(xué)平衡圖像，熱化學(xué)方程式書寫，化學(xué)平衡常數(shù)考查。