Question

工业上用CO生产燃料甲醇。一定温度和容积条件下发生反应：CO(g)+2H₂(g)CH₃OH(g)。图1表示反应中的能量变化；图2表示一定温度下，在体积为1L的密闭容器中加入2mol 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；没有使用催化剂时，在该温度和压强条件下反应CO(g)+2H₂(g)CH₃OH(g)的△H=         。

（2）下列说法正确的是     

A．起始充入的CO的物质的量为1mol

B．增加CO的浓度，H₂的转化率会增大

C．容器中压强恒定时，反应达到平衡状态 

（3）从反应开始到建立平衡，v(CO)=        ；达到平衡时，c(H₂)=      ，该温度下CO(g)+2H₂(g) CH₃OH(g)的化学平衡常数为              。达到平衡后若保持其它条件不变，将容器体积压缩为0.5L，则平衡           移动 (填“正向”、“逆向”或“不”)。

（4）已知CH₃OH(g)＋3/2O₂(g)＝CO₂(g)＋2H₂O(g)；ΔH＝－193kJ/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

（1）b    -91kJ/mol  （2）ABC（3）0.075mol/(L·min)    0.5mo/L    12   正向（4）CH3OH(l)+3/2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l) △H=-281kJ/mol(3分)

【解析】

试题分析：（1）根据图像可知，b曲线能量较低，故b为加入催化剂。根据图像可知△H=419kJ/mol-510kJ/mol=-91kJ/mol。（2）根据图像2可知，起始是加入CO的浓度为1mol/L，10min后达到平衡，平衡时CO的转化率为（1mol/L-0.25mol/L）/1mol/L×100%=75%。生产CH3OH的浓度为0.75mol/L。A选项正确，B选项，根据勒夏特列原理可知，增加CO的浓度，H2的转化率将增大。C选项，由于反应物化学计量数之和不等于产物计量数之和可知，当容器中压强恒定时，反应达到平衡状态。故选择A、B、C。（3）v(CO)=（1mol/L-0.25mol/L）/10min=0.075mol/(L·min)。根据CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)可知，消耗n(CO):n(H2)=1:2，故消耗H2的物质的量为0.75mol×2=1.5mol，达到平衡时剩余H2的物质的量为2mol-1.5mol=0.5mol。故浓度为 0.5mo/L。该温度下化学平衡常数为0.75/0.52×0.25=12。反应物化学计量数之和大于产物计量数之和，压缩体积，平衡向正反应方向移动。（4）32gCH3OH为1mol，产物中H2O为2mol，由H2O(l)= H2O(g)；ΔH＝＋44 kJ/mol。故热化学方程式为：CH3OH(l)+3/2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l) △H=-281kJ/mol。

考点：化学平衡图像，热化学方程式书写，化学平衡常数考查。