Question

（2010?肇慶二模）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）．圖1表示反應中能量的變化；圖2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．

請回答下列問題：
（1）在“圖1”中，曲線

b

（填：a或b）表示使用了催化劑；該反應屬于

放熱

（填：吸熱、放熱）反應．
（2）下列說法正確的是

bc

a．該反應的反應熱為：△H=91kJ?mol^-1
b．起始充入的CO為2mol
c．容器中壓強恒定時，反應已達平衡狀態    
d．增加CO濃度，CO的轉化率增大
e．保持溫度和密閉容器容積不變，再充入1molCO和2molH₂，再次達到平衡時n（CH₃OH）/n（CO）會減小
（3）從反應開始到建成平衡，v（H₂）=

0.15mol?L^-1?min^-1

；該溫度下CO（g）+2H₂（g） CH₃OH（g）的平衡常數為

12 L²?mol^-2

．
（4）請在“圖3”中畫出平衡時甲醇百分含量（縱坐標）隨溫度（橫坐標）變化的曲線，要求畫壓強不同的2條曲線（在曲線上標出P₁、P₂，且P₁＜P₂）．

Answer 1

分析：（1）根據圖中反應的活化能的大小來分析是否使用催化劑，利用反應前后的總能量來分析反應的能量變化；
（2）a、利用反應前后的能量來分析；b、利用轉化的CO和平衡時CO的量來分析；c、該反應為反應前后壓強不等的反應；d、增加CO濃度，會促進氫氣的轉化；e、再充入1molCO和2molH₂，體積不變，則壓強增大，平衡正向移動；
（3）由圖2計算用CO表示的反應速率，再利用反應速率之比等于化學計量數之比來計算氫氣的反應速率，利用各物質平衡的濃度來計算化學平衡常數；
（4）根據溫度和壓強對該反應的影響來分析．

解答：解：（1）由圖可知，曲線b降低了反應所需的活化能，則b使用了催化劑，又該反應中反應物的總能量大于生成物的總能量，則該反應為放熱反應，故答案為：b；放熱；  
（2）a、由圖可知CO（g）+2H₂（g） CH₃OH（g）△H=419KJ/mol-510KJ/mol═-91kJ?mol^-1，故a錯誤；
b、由圖2可知生成0.75mol/LCH₃OH，則反應了0.75mol/LCO，平衡時有0.25mol/LCO，即CO的起始物質的量為
（0.75mol/l+0.25mol/L）×2L=2mol，故b正確；
c、該反應為反應前后壓強不等的反應，則壓強不變時，該反應達到平衡狀態，故c正確；
d、增加CO濃度，會促進氫氣的轉化，氫氣的轉化率增大，但CO的轉化率減小，故d錯誤；
e、再充入1molCO和2molH₂，體積不變，則壓強增大，平衡正向移動，再次達到平衡時n（CH₃OH）/n（CO）會增大，故e錯誤；故答案為：bc；
（3）由圖2可知，反應中減小的CO的濃度為1mol/L-0.25mol/L=0.75mol/L，10min時達到平衡，
則用CO表示的化學反應速率為

0.75mol/L

10min

=0.075mol?L^-1?min^-1，
因反應速率之比等于化學計量數之比，則v（H₂）=0.075mol?L^-1?min^-1×2=0.15mol?L^-1?min^-1，
      CO（g）+2H₂（g） CH₃OH（g）
開始1mol/L    2mol/L               0
轉化0.75mol/L 1.5mol/L             0.75mol/L
平衡0.25mol/L 0.5mol/L             0.75mol/L
則化學平衡常數K=

0.75mol/L

0.25mol/L×(0.5mol/L )2

=12 L²?mol^-2，
故答案為：0.15mol?L^-1?min^-1；12 L²?mol^-2；
（4）CO（g）+2H₂（g） CH₃OH（g）△H＜0，
則溫度越高，逆向反應進行的程度越大，甲醇的含量就越低，
壓強增大，反應正向進行的程度大，則甲醇的含量高，則圖象為
，故答案為：．

點評：本題考查化學反應速率、化學平衡及能量變化，學生應注意圖象的利用來分析解決問題，圖象中的信息是解答本題的關鍵．