Question

（16分）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)＋3/2O₂(g)＝CO₂(g)＋2H₂O(g)     ΔH＝－192.9kJ/mol

又知H₂O(l)= H₂O(g)  ΔH＝＋44 kJ/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

（16分，每空2分）（1）b；放热 （2）AC（选1个且正确，给1分，错1个0分）

（3）0.15mol·L-1·min-1； 12 L2·mol-2（无单位不扣分；或） 减小

（4）

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

【解析】

试题分析：（1）根据图像可知曲线b表示的活化能小，所以b曲线表示使用了催化剂。反应物的总能量高于生成物的总能量，因此正反应是放热反应。

（2）A．容器容积为2L，根据图像可知起始充入的CO为1mol/L×2L＝2mol，A正确；B．增加CO浓度，平衡向正反应方向进行，但CO的转化率降低，B产物；C．正反应是体积减小的可逆反应，因此容器中压强恒定时，表明反应已达平衡状态，C正确；D．保持温度和密闭容器容积不变，再充入1molCO和2molH2，相当于增大压强，平衡向正反应方向进行，因此再次达到平衡时n(CH3OH)/n(CO)会增大，D错误，答案选AC。

（3）根据图像可知反应进行到10min时达到平衡状态，此时生成甲醇是0.75mol/L，则根据方程式可知消耗甲醇是0.75mol/L×2＝1.5mol/L，所以用氢气表示的反应速率为1.5mol/L÷10min＝0.15mol·L-1·min-1；平衡时氢气的浓度是2mol/L—1.5mol/L＝0.5mol/L，甲醇和CO的平衡浓度分别是0.75mol/L、0.25mol/L，所以该温度下的平衡常数K＝；正反应是放热反应，若保持其它条件不变，将反应体系升温，平衡向逆反应方向进行，则该反应化学平衡常数减小。

（4）正反应是放热反应，升高温度甲醇的含量降低。又因为正反应是体积减小的可逆反应，增大压强平衡向正反应方向进行，甲醇含量增大，所以其图像可表示为

（5）已知：①CH3OH(g)＋3/2O2(g)＝CO2(g)＋2H2O(g) ΔH＝－192.9kJ/mol，②H2O(l)= H2O(g) ΔH＝＋44 kJ/mol，则根据盖斯定律可知①—2×②即得到32g的CH3OH(g)完全燃烧生成液态水的热化学方程式为CH3OH(g)＋3/2O2(g)＝CO2(g)＋2H2O(l) ΔH＝－280.9kJ/mol。

考点：考查反应热、盖斯定律应用、外界条件对平衡状态影响、反应速率和平衡常数计算等