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)。

  

（1）图1是表示一定温度下，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）的浓度随时间变化情况。从反应开始到平衡，用CO浓度变化表示平均反应速率v(CO)＝                   ； H₂的平衡转化率为_________________________。

（2）图2表示该反应进行过程中能量的变化。曲线a表示不使用催化剂时反应的能量变化，曲线b表示使用催化剂后的能量变化。写出反应的热化学方程式                         。

（3）该温度下，反应平衡常数K＝______________（填数值），温度升高，平衡常数K_________(填“增大”、“不变”或“减小”)。

（4）恒容条件下，下列措施中能使反应体系中 增大的措施有                。

a．升高温度         b．充入He气        c．再充入2 molH₂      d．使用催化剂

Answer

（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）   减小 （1分）

（4）C（2分）

【解析】

试题分析： （1）由图可知，CO浓度变化量为1.00mol/L-0.25mol/L=0.75mol/L，△t=10min，则v（CO）=0.75mol/L÷10min=0.075mol/（L•min）,氢气的平衡转化率为1.5/2=0.75。

（2）反应物的总能量为419kJ，生成物的总能量为510kJ，则该反应为放热反应，放出的热量为419kJ-510kJ=91kJ，热化学方程式为CO（g）+2H2（g）=CH3OH（g）△H=-91 kJ/mol，该反应使用催化剂，只能改变反应的途径降低反应所需的活化能，而不能改变反应热，故答案为：放热；CO（g）+2H2（g）=CH3OH（g）△H=-91 kJ/mol；不能；

（3）           CO（g）+2H2（g）⇌CH3OH（g）

初始浓度(mol/L):  1      2       0

转化浓度(mol/L): 0.75     1.5     0.75

平衡浓度(mol/L): 0.25     0.5       0.75

平衡常数K=0.75/(0.75 ×0.52 )=4mol－2·L－2

因该反应为放热反应，则升高温度，化学平衡逆向移动，K值减小；

（4）使增大，化学平衡应正向移动，但升高温度时化学平衡逆向移动，恒容条件下充入He气化学平衡不移动，使用催化剂化学平衡不移动，在恒容条件下再充入1molCO和2molH2，压强增大，化学平衡正向移动，符合题意，故c正确，故答案为：c。

考点：本题考查的是化学原理知识，涉及化学反应速率计算、转化率计算、平衡常数的计算、热化学方程式的书写、平衡常数的应用等。