Question

(13分)一定条件下发生反应：CO₂(g)+3H₂(g)CH₃OH(g)+H₂O(g)，下图表示该反应进行过程中的能量变化。

（1）图中曲线      (填“a”或“b”)表示使用催化剂时的反应进程。使用催化剂对该反应的影响是______(填选项字母)。

A．提高反应速率                  B．提高CO₂的转化率

C．降低反应活化能              D．改变反应的ΔH

（2）CO₂(g)+3H₂(g)CH₃OH(g)+H₂O(g)的化学平衡常数的表达式K=_________。升高温度，K值将_______(填“增大”、“减小”或“不变”)。

（3）用含E₁、E₂的表达式表示CO₂(g)+3H₂(g)CH₃OH(g)+H₂O(g)的ΔH=_____ kJ·mol^－1

（4）一定温度下，在体积为2L的容积固定的密闭容器中，充入2molCO₂、6molH₂，经10min反应达到平衡状态W，生成1molCH₃OH。CO₂的转化率为________。从反应开始到平衡，用H₂的浓度变化表示的平均反应速率v(H₂)=____________。该温度下，在体积为1L的容积固定的密闭容器中，从逆反应开始建立化学平衡，且各组分的平衡浓度与平衡状态W完全相同，则起始时充入容器的n(CH₃OH)=________，n(H₂O)=________。

Answer

（1）b（1分）；AC（1分）（2）（1分）；减小（1分）

（3）E1—E2（1分）

（4）50%（2分）；0.15mol·L-1·min-1 （2分）；1mol（2分）；1mol（2分）

【解析】（1）催化剂能降低反应的活化能，所以是b曲线表示有催化剂的。催化剂能够降低反应的活化能，从而同等程度加快正逆反应速率，所以不能影响平衡状态。又因为反应物和生成物的总能量是不变的，所以反应热是不变的，答案选AC。

（2）平衡常数是指在一定条件下的可逆反应中，当反应达到平衡状态时，生成物浓度的幂之积和反应物浓度的幂之积的比值，所以该反应的平衡常数K＝。应用反应物的能量高，生成物的能量低，所以是放热反应。因此升高温度，平衡向逆反应方向进行，极平衡常数减小。

（3）反应热就是反应物的和生成物总能量的差值，所以根据图像可知，该反应的反应热是ΔH= E1—E2。

（4）平衡时生成1molCH3OH，则根据方程式可知，必然消耗CO2是1mol，所以CO2的转化率是1÷2×10＝50％。应用消耗氢气是3mol，所以用氢气表示的反应速率就是。应用容器容积减半，所以要使平衡等效，则反应物的量也要减半，即CO2和氢气的物质的量分别是1mol和3mol。所以要从逆反应开始，则甲醇和水蒸气的物质的量都是1mol。