Question

能源问题日益成为制约国际社会经济发展的瓶颈。甲醇是一种可再生能源，具有广泛的开发和应用前景，因此甲醇被称为2l世纪的新型燃料。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）的浓度随时间变化图。

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”或“放热”）反应。

（2）根据“图2”判断，下列说法不正确的是______________。

A．起始充入的CO为1mol

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）会增大

（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___________。若保持其他条件不变，向平衡体系中再充入0．5mol CO、lmolH₂、1．5 molCH₃OH，此反应进行的方向为________________（填“正反应方向”或“逆反应方向）”。

（4）请在“图3”中画出平衡时甲醇蒸气百分含量（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）科学家常用量热剂来直接测定某一反应的反应热，现测得：CH₃OH（g）＋3／2O₂

（g）＝CO₂（g）＋2H₂O（g）△H＝－192．9kJ／mol，又知H₂O（l）＝H₂O（g）△H＝＋44kJ／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放热（2）AB（3）0.15mol/(L·min)12正反应方向

（4）（5）CH3OH(g)+3/2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l)△H=-280.9KJ/mol

【解析】

试题分析：（1）由图可知，曲线b降低了反应所需的活化能，则b使用了催化剂，又该反应中反应物的总能量大于生成物的总能量，则该反应为放热反应； （2）a、起始充入的CO为1mol，则起始时CO的浓度是0.5mol/L，故A错误；增加CO浓度，会促进氢气的转化，氢气的转化率增大，但CO的转化率减小，故B错误；该反应为反应前后压强不等的反应，则压强不变时，该反应达到平衡状态，故c正确；再充入1molCO和2molH2，体积不变，则压强增大，平衡正向移动，再次达到平衡时n（CH3OH）/n（CO）会增大，故D增强；（3）由图2可知，反应中减小的CO的浓度为1mol/L-0.25mol/L=0.75mol/L，10min时达到平衡，

则用CO表示的化学反应速率为=0.075mol•L-1•min-1，

因反应速率之比等于化学计量数之比，则v（H2）=0.075mol•L-1•min-1×2=0.15mol•L-1•min-1，

CO（g）+2H2（g） CH3OH（g）

开始1mol/L 2mol/L 0

转化0.75mol/L 1.5mol/L 0.75mol/L

平衡0.25mol/L 0.5mol/L 0.75mol/L

则化学平衡常数K=12 L2•mol-2，