Question

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)。
  
（1）圖1是表示一定溫度下，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）的濃度隨時間變化情況。從反應開始到平衡，用CO濃度變化表示平均反應速率v(CO)＝                  ； H₂的平衡轉化率為_________________________。
（2）圖2表示該反應進行過程中能量的變化。曲線a表示不使用催化劑時反應的能量變化，曲線b表示使用催化劑后的能量變化。寫出反應的熱化學方程式                        。
（3）該溫度下，反應平衡常數K＝______________（填數值），溫度升高，平衡常數K_________(填“增大”、“不變”或“減小”)。
（4）恒容條件下，下列措施中能使反應體系中增大的措施有               。
a．升高溫度         b．充入He氣        c．再充入2 molH₂      d．使用催化劑

Answer 1

（11分）
（1）0.075mol·L^－1·min^－1（2分）    0.75（或75%）（2分）
（2）CO(g) + 2H₂(g)CH₃OH(g) ΔH＝－91 kJ·mol^－1（2分）
（3）4 mol^－2·L^－2（2分）  減小 （1分）
（4）C（2分）

解析試題分析：（1）由圖可知，CO濃度變化量為1.00mol/L-0.25mol/L=0.75mol/L，△t=10min，則v（CO）=0.75mol/L÷10min=0.075mol/（L?min）,氫氣的平衡轉化率為1.5/2=0.75。
（2）反應物的總能量為419kJ，生成物的總能量為510kJ，則該反應為放熱反應，放出的熱量為419kJ-510kJ=91kJ，熱化學方程式為CO（g）+2H₂（g）=CH₃OH（g）△H=-91 kJ/mol，該反應使用催化劑，只能改變反應的途徑降低反應所需的活化能，而不能改變反應熱，故答案為：放熱；CO（g）+2H₂（g）=CH₃OH（g）△H=-91 kJ/mol；不能；
（3）           CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）
初始濃度(mol/L):  1     2       0
轉化濃度(mol/L): 0.75    1.5    0.75
平衡濃度(mol/L): 0.25    0.5      0.75
平衡常數K="0.75/(0.75" ×0.5² )=4mol^－2·L^－2
因該反應為放熱反應，則升高溫度，化學平衡逆向移動，K值減小；
（4）使增大，化學平衡應正向移動，但升高溫度時化學平衡逆向移動，恒容條件下充入He氣化學平衡不移動，使用催化劑化學平衡不移動，在恒容條件下再充入1molCO和2molH₂，壓強增大，化學平衡正向移動，符合題意，故c正確，故答案為：c。
考點：本題考查的是化學原理知識，涉及化學反應速率計算、轉化率計算、平衡常數的計算、熱化學方程式的書寫、平衡常數的應用等。