Question

工业上用CO生产燃料甲醇．一定条件下发生反应：CO（g）+2H₂（g）⇌CH₃OH（g）．图1表示反应中能量的变化；图2表示一定温度下，在体积为2L的密闭容器中加入4mol H₂和一定量的CO后，CO和CH₃OH（g）的浓度随时间变化．

请回答下列问题：
（1）在“图1”中，曲线______（填：a或b）表示使用了催化剂；该反应属于______（填：吸热、放热）反应．
（2）下列说法正确的是______
A．起始充入的CO为2mol
B．增加CO浓度，CO的转化率增大
C．容器中压强恒定时，反应已达平衡状态
D．保持温度和密闭容器容积不变，再充入1molCO和2molH₂，再次达到平衡时n（CH₃OH）/n（CO）会减小
（3）从反应开始到建立平衡，v（H₂）=______；该温度下CO（g）+2H₂（g）⇌CH₃OH（g）的化学平衡常数为______．若保持其它条件不变，将反应体系升温，则该反应化学平衡常数______（填“增大”、“减小”或“不变”）．
（4）请在“图3”中画出平衡时甲醇百分含量（纵坐标）随温度（横坐标）变化的曲线，要求画压强不同的2条曲线（在曲线上标出P₁、P₂，且P₁＜P₂）．
（5）已知CH₃OH（g）+O₂（g）=CO₂（g）+2H₂O（g）△H=-192.9kJ/mol
又知H₂O（l）=H₂O（g）△H=+44kJ/mol，请写出32g的CH₃OH（g）完全燃烧生成液态水的热化学方程式______．

Answer

（1）根据图中反应的活化能的大小来分析是否使用催化剂；根据反应前后的总能量来分析反应的能量变化；
（2）A、由图2利用转化的CO和平衡时CO的量来分析；
B、增加CO浓度，会促进氢气的转化，但本身的转化率降低；
C、该反应为反应前后压强不等的反应；
D、再充入1molCO和2molH2，体积不变，则压强增大，平衡正向移动；
（3）由图2计算用CO表示的反应速率，再利用反应速率之比等于化学计量数之比来计算氢气的反应速率，利用各物质平衡的浓度来计算化学平衡常数；根据温度升高，平衡逆向移动，反应物的浓度增大，生成物的浓度减少，平衡常数减小；
（4）根据温度和压强对该反应的影响来分析
（5）根据盖斯定律来解答；
【解析】
（1）由图可知，曲线b降低了反应所需的活化能，则b使用了催化剂，又该反应中反应物的总能量大于生成物的总能量，则该反应为放热反应，故答案为：b；放热；   
（2）A、由图2可知生成0.75mol/LCH3OH，则反应了0.75mol/LCO，平衡时有0.25mol/LCO，即CO的起始物质的量为（0.75mol/l+0.25mol/L）×2L=2mol，故A正确；
B、增加CO浓度，会促进氢气的转化，氢气的转化率增大，但CO的转化率减小，故B错误；
C、该反应为反应前后压强不等的反应，则压强不变时，该反应达到平衡状态，故C正确；
D、再充入1molCO和2molH2，体积不变，则压强增大，平衡正向移动，再次达到平衡时n（CH3OH）/n（CO）会增大，故D错误；
故选：AC
（3）由图2可知，反应中减小的CO的浓度为1mol/L-0.25mol/L=0.75mol/L，10min时达到平衡，
则用CO表示的化学反应速率为=0.075mol•L-1•min-1，
因反应速率之比等于化学计量数之比，则v（H2）=0.075mol•L-1•min-1×2=0.15mol•L-1•min-1；
                CO（g）+2H2（g） CH3OH（g）
开始（mol/L）   1              2                   0
转化（mol/L）   0.75          1.5                 0.75
平衡（mol/L）  0.25            0.5                0.75
则化学平衡常数K==12；
因温度升高，平衡逆向移动，反应物的浓度增大，生成物的浓度减少，平衡常数减小；
故答案为：0.15mol•L-1•min-1；12； 减小
（4）CO（g）+2H2（g） CH3OH（g）△H＜0，则温度越高，逆向反应进行的程度越大，甲醇的含量就越低，
压强增大，反应正向进行的程度大，则甲醇的含量高，则图象为
，故答案为：

（5）CH3OH（g）+O2（g）=CO2（g）+2H2O（g）△H=-192.9kJ/mol  ①
                H2O（l）=H2O（g）△H=+44kJ/mol             ②
①-②×2得：CH3OH（g）+O2（g）=CO2（g）+2H2O（l）△H=-280.9kJ/mol，
故答案为：CH3OH（g）+O2（g）=CO2（g）+2H2O（l）△H=-280.9kJ/mol，