Question

【題目】工業(yè)上用CO生產燃料甲醇。一定條件下發(fā)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_____（填：吸熱、放熱）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(tài)

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)=________；已知：在一定溫度下，當一個可逆反應達到化學平衡時，生成物濃度冪之積與反應物濃度冪之積的比值是一個常數(shù)，這個常數(shù)就是該反應的化學平衡常數(shù)，那么在該溫度下CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)的化學平衡常數(shù)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(shù)____（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) ΔH＝＋49.0kJ/mol

B、CH3OH(g)＋3/2O2(g)＝CO2(g)＋2H2O(g) ΔH＝－192.9kJ/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(tài)水的熱化學方程式____________________________。

Answer 1

【答案】b 放熱 AC 0.15mol·L-1·min-1 12 減小 CH3OH（g）＋3/2O2（g）＝CO2（g）＋2H2O（l） ΔH＝－280.9kJ/mol

【解析】

（1）加入催化劑，可降低反應的活化能，由圖象可知b活化能較低，應加入催化劑，反應物的總能量大于生成物的總能量，則反應為放熱反應，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正確；

B.增加CO濃度，CO的轉化率減小，故B錯誤；

C.由于反應前后氣體的體積不等，則容器中壓強恒定時，反應已達到平衡狀態(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2molH2，相當于在原來平衡的基礎上縮小體積，壓強增大，平衡向正反應方向移動，則平衡時n（CH3OH）/n（CO）會增大，故D錯誤；答案為AC；

（3）從反應開始到建立平衡，v（CO）==0.075moL/（L·min），則v（H2）=2v（CO）=0.15moL/（L·min）；平衡時：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c（H2）=(4mol-3mol)÷2L=0.5mol/L，K==12；正反應放熱，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，平衡向正反應方向移動，則甲醇的百分含量增大，溫度升高，平衡向逆反應方向移動，甲醇的百分含量降低，則圖象為；

（5）已知①CH3OH(g)＋3/2O2(g)＝CO2(g)＋2H2O(g) ΔH＝－192.9kJ/mol，又知H2O(l)= H2O(g) ΔH＝＋44 kJ/mol，利用蓋斯定律將①-②×2可得：CH3OH(g)+O2(g)=CO2(g)+2H2O(1) ΔH =-280.9kJ/mol。