Question

【題目】（16分）工業上用CO生產燃料甲醇。一定條件下發生反應：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

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）從反應開始到建立平衡， v(H2)＝_____；該溫度下CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)的化學平衡常數為______。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____ （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）已知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)完全燃燒生成液態水的熱化學方程式 。

Answer 1

【答案】（16分，每空2分）（1）b；放熱 （2）AC（選1個且正確，給1分，錯1個0分）

（3）0.15mol·L-1·min-1； 12 L2·mol-2（無單位不扣分；或） 減小

（4）

（5） CH3OH(g)＋3/2O2(g)＝CO2(g)＋2H2O(l) ΔH＝－280.9kJ/mol

【解析】

試題（1）根據圖像可知曲線b表示的活化能小，所以b曲線表示使用了催化劑。反應物的總能量高于生成物的總能量，因此正反應是放熱反應。

（2）A．容器容積為2L，根據圖像可知起始充入的CO為1mol/L×2L＝2mol，A正確；B．增加CO濃度，平衡向正反應方向進行，但CO的轉化率降低，B產物；C．正反應是體積減小的可逆反應，因此容器中壓強恒定時，表明反應已達平衡狀態，C正確；D．保持溫度和密閉容器容積不變，再充入1molCO和2molH2，相當于增大壓強，平衡向正反應方向進行，因此再次達到平衡時n(CH3OH)/n(CO)會增大，D錯誤，答案選AC。

（3）根據圖像可知反應進行到10min時達到平衡狀態，此時生成甲醇是0.75mol/L，則根據方程式可知消耗甲醇是0.75mol/L×2＝1.5mol/L，所以用氫氣表示的反應速率為1.5mol/L÷10min＝0.15mol·L-1·min-1；平衡時氫氣的濃度是2mol/L—1.5mol/L＝0.5mol/L，甲醇和CO的平衡濃度分別是0.75mol/L、0.25mol/L，所以該溫度下的平衡常數K＝；正反應是放熱反應，若保持其它條件不變，將反應體系升溫，平衡向逆反應方向進行，則該反應化學平衡常數減小。

（4）正反應是放熱反應，升高溫度甲醇的含量降低。又因為正反應是體積減小的可逆反應，增大壓強平衡向正反應方向進行，甲醇含量增大，所以其圖像可表示為

（5）已知：①CH3OH(g)＋3/2O2(g)＝CO2(g)＋2H2O(g) ΔH＝－192.9kJ/mol，②H2O(l)= H2O(g) ΔH＝＋44 kJ/mol，則根據蓋斯定律可知①—2×②即得到32g的CH3OH(g)完全燃燒生成液態水的熱化學方程式為CH3OH(g)＋3/2O2(g)＝CO2(g)＋2H2O(l) ΔH＝－280.9kJ/mol。