Question

(13分)一定條件下發生反應：CO₂(g)+3H₂(g)CH₃OH(g)+H₂O(g)，下圖表示該反應進行過程中的能量變化。

（1）圖中曲線     (填“a”或“b”)表示使用催化劑時的反應進程。使用催化劑對該反應的影響是______(填選項字母)。

A．提高反應速率	B．提高CO2的轉化率
C．降低反應活化能	D．改變反應的ΔH

（2）CO₂(g)+3H₂(g)CH₃OH(g)+H₂O(g)的化學平衡常數的表達式K=_________。升高溫度，K值將_______(填“增大”、“減小”或“不變”)。
（3）用含E₁、E₂的表達式表示CO₂(g)+3H₂(g)CH₃OH(g)+H₂O(g)的ΔH="_____" kJ·mol^－1
（4）一定溫度下，在體積為2L的容積固定的密閉容器中，充入2molCO₂、6molH₂，經10min反應達到平衡狀態W，生成1molCH₃OH。CO₂的轉化率為________。從反應開始到平衡，用H₂的濃度變化表示的平均反應速率v(H₂)=____________。該溫度下，在體積為1L的容積固定的密閉容器中，從逆反應開始建立化學平衡，且各組分的平衡濃度與平衡狀態W完全相同，則起始時充入容器的n(CH₃OH)=________，n(H₂O)=________。

Answer 1

（1）b（1分）；AC（1分）（2）（1分）；減小（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）

（1）催化劑能降低反應的活化能，所以是b曲線表示有催化劑的。催化劑能夠降低反應的活化能，從而同等程度加快正逆反應速率，所以不能影響平衡狀態。又因為反應物和生成物的總能量是不變的，所以反應熱是不變的，答案選AC。
（2）平衡常數是指在一定條件下的可逆反應中，當反應達到平衡狀態時，生成物濃度的冪之積和反應物濃度的冪之積的比值，所以該反應的平衡常數K＝。應用反應物的能量高，生成物的能量低，所以是放熱反應。因此升高溫度，平衡向逆反應方向進行，極平衡常數減小。
（3）反應熱就是反應物的和生成物總能量的差值，所以根據圖像可知，該反應的反應熱是ΔH= E₁—E₂。
（4）平衡時生成1molCH₃OH，則根據方程式可知，必然消耗CO₂是1mol，所以CO₂的轉化率是1÷2×10＝50％。應用消耗氫氣是3mol，所以用氫氣表示的反應速率就是。應用容器容積減半，所以要使平衡等效，則反應物的量也要減半，即CO₂和氫氣的物質的量分別是1mol和3mol。所以要從逆反應開始，則甲醇和水蒸氣的物質的量都是1mol。