Question

【題目】煤化工是以煤為原料，經過化學加工使煤轉化為氣體、液體、固體燃料以及各種化工產品的工業過程。

I.將水蒸氣通過紅熱的炭即可產生水煤氣。反應為：

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

能使化學反應速率加快的措施有________(填序號)。

①增加C的物質的量 ②升高反應溫度

③隨時吸收CO、H2轉化為CH3OH ④密閉定容容器中充入CO(g)

II．工業上用CO生產燃料甲醇．一定條件下發生反應：CO（g）+2H2（g）CH3OH（g）．

（1）圖1是表示一定溫度下，在體積為2L的密閉容器中加入4mol H2和一定量的CO后，CO和CH3OH（g）的濃度隨時間變化情況．從反應開始到平衡，用CO濃度變化表示平均反應速率v（CO）=________________________;

（2）圖2表示該反應進行過程中能量的變化．曲線a表示不使用催化劑時反應的能量變化，曲線b表示使用催化劑后的能量變化．寫出該反應的熱化學方程式___________;

（3）該反應平衡常數K為___________;

（4）恒容條件下，下列措施中能使增大的有__________;

a．升高溫度 b．充入He氣c．再充入2molH2 d．使用催化劑．

III. 下圖是表示在一容積為2 L的密閉容器內加入2 mol的CO和6 mol的H2，在一定條件下發生如下反應：CO(g)＋2H2(g) CH3OH(g) ΔH<0,該反應的逆反應速率與時間的關系曲線：

①由圖可知反應在t1、t3、t7時都達到了平衡，而在t2、t8時都改變了條件，試判斷t8時改變的條件可能是_______________。

②若t4時降壓，t5時達到平衡，t6時增大反應物的濃度，請在圖中畫出t4～t6時逆反應速率與時間的關系曲線______________。

Answer 1

【答案】 ②④ 0.075molL﹣1min﹣1 CO（g）+2H2（g）=CH3OH（g）△H=﹣91kJmol﹣1 12 c 使用了催化劑

【解析】I.①增加固體C的量，C的物質的量濃度不變，不影響反應速率，故錯誤；②升高反應溫度，化學反應速率加快，故正確；③隨時吸收CO，濃度減小，反應速率減慢，故錯誤；④密閉定容容器中充入CO(g)，濃度變大，反應速率加快，故正確；故選②④；

II．(1)由圖可知，CO濃度變化量為1.00mol/L-0.25mol/L=0.75mol/L，△t=10min，則v(CO)= =0.075mol/(Lmin)，故答案為：0.075mol/(Lmin)；

(2)反應物的總能量與活化能的差值為419kJ，生成物的總能量與活化能的差值為510kJ，則該反應為放熱反應，放出的熱量為419kJ-510kJ=91kJ，熱化學方程式為CO(g)+2H2(g)=CH3OH(g)△H=-91kJ/mol，故答案為：CO(g)+2H2(g)=CH3OH(g)△H=-91kJ/mol；

(3)H2平衡時的濃度=2mol/L-1.5mol/L=0.5mol/L，再結合圖像知，

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

平衡時的濃度(mol/L)0.250.5 0.75

∴K==mol-2L-2=12mol-2L-2，故答案為：12；

(4)使增大，化學平衡應正向移動，但升高溫度時化學平衡逆向移動，故a錯誤，恒容條件下充入He氣化學平衡不移動，故b錯誤，使用催化劑化學平衡不移動，故d錯誤，在恒容條件下再充入2molH2，壓強增大，化學平衡正向移動，符合題意，故c正確，故答案為：c；

III. ①t8時正逆反應速率都增大且相等，平衡不移動，應是加入催化劑，故答案為：使用了催化劑；

②若t4時降壓，正逆反應速率都減小，并且平衡向逆反應進行，t5時達到平衡，t6時增大反應物的濃度，瞬間正反應速率增大，逆反應不變，則t4～t6時逆反應速率與時間的關系曲線為故答案為：。