Question

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2 L的密閉容器中加入4 mol 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________(填：a或b)表示使用了催化劑；該反應屬于________(填：吸熱、放熱)反應。
（2）下列說法正確的是________。

A．起始充入的CO為1 mol

B．增加CO濃度，CO的轉化率增大

C．容器中壓強恒定時，反應已達平衡狀態

D．保持溫度和密閉容器容積不變，再充入1 mol CO和2 mol H2，再次達到平衡時n(CH3OH)/n(CO)會減小

（3）從反應開始到建立平衡，v(H₂)＝________；該溫度下CO(g)＋2H₂(g) CH₃OH(g)的化學平衡常數為______。若保持其它條件不變，將反應體系升溫，則該反應化學平衡常數________(填“增大”、“減小”或“不變”)。
（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)。
（5）已知CH₃OH(g)＋O₂(g)＝CO₂(g)＋2H₂O(g)　ΔH＝－192.9 kJ/mol
又知H₂O(l)＝H₂O(g)　ΔH＝＋44 kJ/mol，請寫出32 g的CH₃OH(g)完全燃燒生成液態水的熱化學方程式
______________________________________________________________________。
（6）甲醇對水質會造成一定的污染，有一種電化學法可消除這種污染，其原理是：將Co²⁺氧化成Co³⁺，然后以Co³⁺做氧化劑把水中的甲醇氧化成CO₂而凈化。寫出用Co³⁺除去甲醇的離子方程式         　　　　　　　　　　     。

Answer 1

（1）b（1分）　  放熱（1分）  　（2）C（1分）
（3）0.15 mol·L^－1·min^－1（2分）　       12（2分）　　  　減小（2分）
（4）　　（2分）
（5）CH₃OH(g)＋3/2O₂(g)＝CO₂(g)＋2H₂O(l) ΔH＝－280.9 kJ/mol（2分）
（6）6Co³⁺+CH₃OH+H₂O＝CO₂↑+6 Co²⁺+6H⁺（2分）

試題分析：（1）加入催化劑，能降低反應的活化能，故b曲線是加入了催化劑的；圖中顯示，反應物的總能量高于生成物的總能量，故該反應是放熱反應；（2）容器體積為2L，故CO的加入量為2mol,A錯；增加CO的濃度，其本身的轉化率降低，B錯；該反應前后氣體分子總數不同，故當壓強不變時，反應達到平衡狀態；保持溫度和密閉容器容積不變，再按1:2充入CO和H₂，平衡右移，CO的轉化率增大，故n(CH3OH)/n(CO)增大，D錯；（3）CO的變化量為0.75 mol·L^－1，故H₂的變化量為1.5 mol·L^－1；該反應的化學平衡常數為K= = =12；該反應為放熱反應，溫度升高，平衡左移，故平衡常數減小；（4）壓強增大，平衡右移，甲醇的百分比增大；溫度升高，平衡左移，甲醇的百分比降低；（5）32 g的CH₃OH(g)為1mol，①-2②可得。
點評：化學平衡是歷年高考重中之重，考生一定要系統備考此知識點，同時配以練習，掌握必要解題思路。