Question

【題目】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2表示反應中的能量變化；圖1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2”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）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”)。

（3）恒容條件下，下列措施中能使n(CH3OH)/n(CO)增大的有___________．

a．升高溫度 b．充入He氣 c．再充入2molH2 d．使用催化劑．

（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

【答案】b -91kJmol-1 0.075molL-1min-1 0.5molL-1 12 正向 c CH3OH（g）+3/2O2（g）=CO2（g）+2H2O（l）△H= -281kJ/mol

【解析】

(1)根據圖中反應的活化能的大小來分析是否使用催化劑,利用反應前后的總能量來分析反應的能量變化;
(2)根據v=△c/△t進行計算；利用各物質平衡的濃度來計算平衡時化學平衡常數；

(3)結合平衡移動的方向，分析n(CH3OH)/n(CO)如何變化；
(4)32g的CH3OH的物質的量為1mol，結合蓋斯定律計算；

(1)由圖可以知道，反應活化能b的較小，所以b使用了催化劑，該反應中反應物的總能量大于生成物的總能量，該反應為放熱反應。由圖可以知道,反應物為1mol CO 和2molH2，生成物為1mol CH3OH，△H=(419-510)kJ/mol=-91kJ/mol ，因此，本題正確答案是：b；-91kJmol-1 ;

(2)v(CO)=(1-0.25)mol/L÷10min=0.075 molL-1min-1；列出該反應的三段式

CO(g) + 2H2(g) CH3OH(g)

C0 1 mol/L 2 mol/L 0 mol/L

△C 0.75mol/L 1.5mol/L 0.75mol/L

C平 0.25mol/L 0.5mol/L 0.75mol/L

故達到平衡時，c(H2)= 0.5mol/L；

該反應的平衡常數K==12；達到平衡后若保持其它條件不變，將容器體積壓縮為0.5L，體積減小，壓強增大，平衡向體積減小的方向移動，則平衡正向移動；

(3)a.升高溫度，平衡逆向移動，n(CH3OH)/n(CO)減小；

b.恒容條件下，充入He氣，n(CH3OH)/n(CO)不變；

c.恒容條件下，再充入2molH2，n(CH3OH)/n(CO)增大；

d.使用催化劑，n(CH3OH)/n(CO)不變；綜上，本題選c；

(4) CH3OH(g)＋3/2O2(g)＝CO2(g)＋2H2O(g) ΔH＝－193kJ/mol ①， H2O(l)= H2O(g)；ΔH＝＋44 kJ/mol ②，①-②×2得，CH3OH（g）+3/2O2（g）=CO2（g）+2H2O（l）△H= -281kJ/mol；