Question

能源短缺是人類面臨的重大問(wèn)題．甲醇是一種可再生資源，具有廣泛的開發(fā)和應(yīng)用前景，因此甲醇被稱為21世紀(jì)的新型材料．工業(yè)上用CO生產(chǎn)甲醇，一定條件下發(fā)生反應(yīng)；CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）．圖1表示反應(yīng)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4molH₂和一定量的CO后，CO和CH₃OH（g）的濃度隨時(shí)間變化圖．請(qǐng)回答下列問(wèn)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）根據(jù)“圖2”判斷，下列說(shuō)法不正確的是

 

A．起始充入的CO為1mol
B．增加CO濃度，CO的轉(zhuǎn)化率增大
C．容器中壓強(qiáng)恒定時(shí)，反應(yīng)已達(dá)到平衡狀態(tài)
D．保持溫度和密閉容器容積不變，再充入1mol CO和2mol H₂，在再次達(dá)到平衡時(shí)

n(CH3)OH

n(CO)

會(huì)增大
（3）從反應(yīng)開始到建立平衡，v（H₂）=

 

；該溫度下CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）的化學(xué)平衡常數(shù)為

 

，若保持其它條件不變，將反應(yīng)體系升溫，則該反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)將

 

（填“增大”、“減小”或“不變”）．
（4）請(qǐng)?jiān)凇皥D3”中畫出平衡時(shí)甲醇蒸氣百分含量（縱坐標(biāo)）隨溫度（橫坐標(biāo)）變化的曲線，要求畫壓強(qiáng)不同的2條曲線（在曲線上標(biāo)出P₁、P₂，且P₁＞P₂，）．
（5）科學(xué)家常用

 

（填儀器名稱）來(lái)直接測(cè)定某一反應(yīng)的反應(yīng)熱，現(xiàn)測(cè)得：CH₃OH（g）+

3

2

O₂=CO₂（g）+2H₂O（g）△H=-192.9KJ/mol，又知H₂O（l）=H₂O（g）△=44KJ/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

考點(diǎn)：化學(xué)平衡的計(jì)算,熱化學(xué)方程式,化學(xué)平衡建立的過(guò)程,化學(xué)平衡的調(diào)控作用

專題：化學(xué)平衡專題

分析：（1）根據(jù)活化能的大小判斷；根據(jù)反應(yīng)物與生成物的總能量判斷；
（2）反應(yīng)方程式為CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g），根據(jù)方程式結(jié)合圖象進(jìn)行判斷；
（3）計(jì)算出CO的反應(yīng)速率，結(jié)合方程式可計(jì)算氫氣的反應(yīng)速率，計(jì)算出平衡時(shí)各物質(zhì)的濃度，可計(jì)算出平衡常數(shù)；正反應(yīng)放熱，升高溫度平衡常數(shù)減小；
（4）根據(jù)壓強(qiáng)對(duì)平衡移動(dòng)的影響判斷；
（5）32g的CH₃OH的物質(zhì)的量為1mol，結(jié)合蓋斯定律計(jì)算．

解答： 解：（1）加入催化劑，可降低反應(yīng)的活化能，由圖象可知b活化能較低，應(yīng)加入催化劑，反應(yīng)物的總能量大于生成物的總能量，則反應(yīng)為放熱反應(yīng)，故答案為：b；放熱；
（2）A．CO的起始濃度為1moL/L，體積為2L，則起始充入的CO為2mol，故A錯(cuò)誤；
B．增加CO濃度，CO的轉(zhuǎn)化率減小，故B錯(cuò)誤；
C．由于反應(yīng)前后氣體的體積不等，則容器中壓強(qiáng)恒定時(shí)，反應(yīng)已達(dá)到平衡狀態(tài)，故C正確；
D．保持溫度和密閉容器容積不變，再充入1mol CO和2mol H₂，相當(dāng)于在原來(lái)的基礎(chǔ)上縮小體積，壓強(qiáng)增大，平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，則平衡時(shí)

n(CH3)OH

n(CO)

會(huì)增大，故D正確．
故答案為：AB；
（3）從反應(yīng)開始到建立平衡，v（CO）=

1mol/L-0.25mol/L

10min

=0.075moL/（L?min），
則v（H₂）=2v（CO）=0.15moL/（L?min），
平衡時(shí)：c（CO）=0.25mol/L，c（CH₃OH）=0.75mol/L，
則消耗n（CO）=0.75mol/L×2L=1.5mol，消耗的n（H₂）=3mol，
平衡時(shí)c（H₂）=

4mol-3mol

2L

=0.5mol/L，
k=

0.75

0.25×0．52

=12，
正反應(yīng)放熱，升高溫度平衡常數(shù)減小，
故答案為：0.15moL/（L?min）；12；減小；
（4）增大壓強(qiáng)，平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，則甲醇的百分含量增大，溫度升高，平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，甲醇的百分含量降低，則圖象可為，
故答案為：；
（5）科學(xué)家常用量熱計(jì)來(lái)直接測(cè)定某一反應(yīng)的反應(yīng)熱，
已知①CH₃OH（g）+

3

2

O₂=CO₂（g）+2H₂O（g）△H=-192.9KJ/mol，②H₂O（l）=H₂O（g）△=44KJ/mol，
利用蓋斯定律將①-②×2可得CH₃OH（g）+

3

2

O₂（g）=CO₂（g）+2H₂O（l）
△H=（-192.9kJ/mol）-44KJ/mol×2=-280.9kJ/mol，
故答案為：量熱計(jì)；CH₃OH（g）+

3

2

O₂（g）=CO₂（g）+2H₂O（l）△H=-280.9kJ/mol．

點(diǎn)評(píng)：本題考查較為綜合，涉及化學(xué)平衡的計(jì)算、化學(xué)平衡的移動(dòng)以及影響因素、化學(xué)反應(yīng)與能量變化等問(wèn)題，題目難度中等，注意蓋斯定律的運(yùn)用以及化學(xué)平衡常數(shù)的意義．