Question

煤化工是以煤为原料，经过化学加工使煤转化为气体、液体、固体燃料以及各种化工产品的工业过程。

I.将水蒸气通过红热的炭即可产生水煤气。反应为：

C(s)＋H₂O(g) CO(g)＋H₂(g)    ΔH＝＋131.3 kJ·mol^－1

能使化学反应速率加快的措施有________(填序号)。

①增加C的物质的量                      ②升高反应温度

③随时吸收CO、H₂转化为CH₃OH            ④密闭定容容器中充入CO(g)

II．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）=________________________;

（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．写出该反应的热化学方程式___________;

（3）该反应平衡常数K为___________;

（4）恒容条件下，下列措施中能使增大的有__________;

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

III. 下图是表示在一容积为2 L的密闭容器内加入2 mol的CO和6 mol的H₂，在一定条件下发生如下反应：CO(g)＋2H₂(g) CH₃OH(g) ΔH<0,该反应的逆反应速率与时间的关系曲线：

①由图可知反应在t₁、t₃、t₇时都达到了平衡，而在t₂、t₈时都改变了条件，试判断t₈时改变的条件可能是_______________。

②若t₄时降压，t₅时达到平衡，t₆时增大反应物的浓度，请在图中画出t₄～t₆时逆反应速率与时间的关系曲线______________。

Answer

②④ 0.075mol•L﹣1•min﹣1 CO（g）+2H2（g）=CH3OH（g）△H=﹣91kJ•mol﹣1 12 c 使用了催化剂

【解析】

I.①增加固体C的量，C的物质的量浓度不变，不影响反应速率，故错误； ②升高反应温度，化学反应速率加快，故正确；③随时吸收CO，浓度减小，反应速率减慢，故错误；④密闭定容容器中充入CO(g)，浓度变大，反应速率加快，故正确；故选②④；

II．(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)==0.075mol/(L•min)，故答案为0.075mol/(L•min)；

(2)反应物的总能量与活化能的差值为419kJ，生成物的总能量与活化能的差值为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，故答案为CO(g)+2H2(g)=CH3OH(g)△H=-91kJ/mol；

(3)H2平衡时的浓度=2mol/L-1.5mol/L=0.5mol/L，再结合图像知，

                      CO(g)+2H2(g)⇌CH3OH(g)

平衡时的浓度(mol/L)  0.25       0.5             0.75

∴K==mol-2•L-2=12 mol-2•L-2，故答案为12；

(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，故a错误，恒容条件下充入He气化学平衡不移动，故b错误，使用催化剂化学平衡不移动，故d错误，在恒容条件下再充入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；

III. ①t8时正逆反应速率都增大且相等，平衡不移动，应是加入催化剂，故答案为使用了催化剂；

②若t4时降压，正逆反应速率都减小，并且平衡向逆反应进行，t5时达到平衡，t6时增大反应物的浓度，瞬间正反应速率增大，逆反应不变，则t4～t6时逆反应速率与时间的关系曲线为故答案为。