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)该反应的平衡常数表达式为：K=______________________

(2)图1是反应时CO和CH₃OH(g)的浓度随时间的变化情况。从反应开始到平衡，用CO浓度变化表示的平均反应速率v(CO）=____________。

(3)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。该反应是________（填“吸热”或“放热”）反应，反应的热化学方程式是__________________________________________。

(4)适宜的催化剂能_______（选填序号）。

a.改变反应的热效应 b.降低生产能耗 c.加快反应速率  d.提高反应物的转化率

(5)恒容条件下，下列措施中能使n (CH₃OH)/n (CO)增大的有________（选填序号）。

a. 升高温度    b. 使用催化剂    c.再充入2mol H₂

Answer

K= 0.075mol·L-1·min-1 放热 CO (g)+2H2 (g) CH3OH (g) △H=-91kJ·mol－1 b. c c

【解析】

（1）根据平衡常数的定义写出CO (g)+2H2 (g)CH3OH (g)，反应的平衡常数表达式为：K=；

（2）根据题列三段式，再结合v=浓度的变化量与时间的变化量比值进行计算；

（3）根据图可知，1molCO和2molH2生成1molCH3OH能量减少（510-419）kJ，据此书写；

（4）根据催化剂的作用分析，催化剂可以加快反应速率，但不影响平衡移动；；

（5）根据影响化学平衡的因素分析；

（1）根据平衡常数的定义：CO (g)+2H2 (g)CH3OH (g)，反应的平衡常数表达式为：K=；

故答案为：；

（2）列三段式：

从反应开始到平衡，CO的平均反应速率v（CO）= =0.075 mol·L-1·min-1；

故答案为：0.075mol·L-1·min-1；

（3）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。根据图可知，1molCO和2molH2生成1molCH3OH能量减少（510-419）kJ，是放热反应，故其热化学方程式为：CO（g）+2H2（g）=CH3OH（g）△H=-91kJ·mol－1；

故答案为：放热；CO（g）+2H2（g）=CH3OH（g）△H=-91kJ·mol－1；

（4）适宜的催化剂：a.不改变反应的热效应，故不选； b.降低反应所需活化能，降低生产能耗 ，故选；c.加快反应速率，缩短反应时间，故选； d.不能改变平衡，不能提高反应物的转化率，故不选；故选b. c；

（5）a．升高温度，平衡向着逆方向移动，则减小，故a错误；

b．使用催化剂，催化剂不影响化学平衡，则不变，故ｂ错误；

c．再充入2molH2，反应物浓度增大，平衡正向移动，则增大，故c正确；

故选ｃ。