Question

【題目】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2 L的密閉容器中加入4 molH2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）=_____________；H2的平衡轉化率為_______________。

（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。寫出反應的熱化學方程式:______________。

（3）該溫度下，反應平衡常數K=______________（填數值）。

（4）恒容條件下，下列措施中能使反應體系中增大的措施有____________。

A．升高溫度 B．充入He氣 C．再充入2molH2 D．使用催化劑

Answer 1

【答案】（1）0.075mol/（Lmin）；75%；

（2）CO（g）+H2（g）CH3OH（g） △H=-91kJ/mol；（3）12；（4）C。

【解析】

試題分析：（1）根據圖像可知反應進行到10min時達到平衡狀態，此時生成甲醇0.75mol/L，則根據方程式可知消耗CO的濃度是0.75mol/L，所以用CO表示的平均反應速率為0.75mol/L÷10min＝0.075 mol·L—1·min—1。消耗氫氣是1.5mol/L，氫氣的起始濃度是2mol/L，因此氫氣的轉化率是×100%＝75%；

（2）根據圖像可知反應物總能量高于生成物總能量，因此反應是放熱反應。反應熱＝419kJ/mol—510kJ/mol＝—91kJ/mol，則熱化學方程式為CO（g）+2H2（g）CH3OH（g） △H＝—91 kJ·mol—1。

（3）平衡時消耗氫氣的濃度是0.75mol/L ×2＝1.5mol/L，氫氣的起始濃度是4mol÷2L＝2mol/L，所以平衡時氫氣濃度是0.5mol/L，則根據圖像可知平衡常數K＝。

（4）A、升高溫度平衡向逆反應方向進行，則比值減小，A錯誤；B、容器容積不變充入He氣，平衡不移動，則比值不變，B錯誤；C、再充入2mol氫氣平衡向正反應方向進行，因此比值增大，C正確；D、催化劑不能改變平衡狀態，所以比值不變，D錯誤，答案選C。