Question

【题目】工业上用CO生产燃料甲醇．一定条件下发生反应：CO（g）+2H2（g）CH3OH（g）．图1表示反应中能量的变化；图2表示一定温度下，在体积为2L的密闭容器中加入4mol H2和一定量的CO后，CO和CH3OH（g）的浓度随时间变化．

请回答下列问题：
（1）在“图1”中，曲线（填：a或b）表示使用了催化剂；该反应属于反应．
（2）下列说法正确的是 ．
A.起始充入的CO为2mol
B.增加CO浓度，CO的转化率增大
C.容器中压强恒定时，反应已达平衡状态
D.保持温度和密闭容器容积不变，再充入1molCO和2molH2 ， 再次达到平衡时，n（CH3OH）/n（CO）会减小
（3）从反应开始到建成平衡，v（H2）=；该温度下CO（g）+2H2（g）CH3OH（g）的化学平衡常数值为 ． 若保持其它条件不变，将反应体系升温，则该反应化学平衡常数（填“增大”、“减小”或“不变”）．
（4）请在“图3”中画出平衡时甲醇百分含量（纵坐标）随温度（横坐标）变化的曲线，要求画压强不同的2条曲线（在曲线上标出P1、P2 ， 且P1＜P2）．
（5）有一类甲醇质子交换膜燃料电池，需将甲醇蒸气转化为氢气，两种反应原理是
A、CH3OH（g）+H2O（g）=CO2（g）+3H2（g）；△H=+49.0kJ/mol
B、CH3OH（g）+ O2（g）=CO2（g）+2H2O（g）；△H=﹣192.9kJ/mol
又知H2O（l）=H2O（g）△H=+44kJ/mol，请写出32g的CH3OH（g）完全燃烧生成液态水的热化学方程式 ．

Answer 1

【答案】
（1）b,放热
（2）A,C
（3）0.15mol?L﹣1?min﹣1,12 L2?mol﹣2,减小
（4）
（5）CH3OH（g）+ O2（g）=CO2（g）+2H2O△H=﹣280.9kJ/mol
【解析】解：（1）由图可知，曲线b降低了反应所需的活化能，则b使用了催化剂，又该反应中反应物的总能量大于生成物的总能量，则该反应为放热反应，

所以答案是：b；放热；
（2）A．由图2可知生成0.75mol/LCH3OH，则反应了0.75mol/LCO，平衡时有0.25mol/LCO，即CO的起始物质的量为（0.75mol/l+0.25mol/L）×2L=2mol，故A正确；

B．增加CO浓度，会促进氢气的转化，氢气的转化率增大，但CO的转化率减小，故B错误；

C．该反应为反应前后压强不等的反应，则压强不变时，该反应达到平衡状态，故C正确；

D．再充入1molCO和2molH2，体积不变，则压强增大，平衡正向移动，再次达到平衡时n（CH3OH）/n（CO）会增大，故D错误；

所以答案是：AC；
（3）由图2可知，反应中减小的CO的浓度为1mol/L﹣0.25mol/L=0.75mol/L，10min时达到平衡，

则用CO表示的化学反应速率为 =0.075molL﹣1min﹣1，

因反应速率之比等于化学计量数之比，则v（H2）=0.075molL﹣1min﹣1×2=0.15molL﹣1min﹣1，

	CO（g）+	2H2（g）	CH3OH（g）
起始（mol/L）	1	2	0
转化（mol/L）	0.75	1.5	0.75
平衡（mol/L）	0.25	0.5	0.75

则化学平衡常数K= = =12 L2mol﹣2；

正反应是放热反应温度越高K值越小，

所以答案是：0.15molL﹣1min﹣1；12 L2mol﹣2；减小；
（4）CO（g）+2H2（g）CH3OH（g）△H＜0，则温度越高，逆向反应进行的程度越大，甲醇的含量就越低，压强增大，反应正向进行的程度大，则甲醇的含量高，甲醇百分含量随温度T变化如图为 ，所以答案是： ；
（5）32g的CH3OH（g）即为1mol，

∵CH3OH（g）+ O2（g）=CO2（g）+2H2O（g）△H=﹣192.9kJ/mol ①

H2O（l）=H2O（g）△H=+44kJ/mol ②

根据盖斯定律①﹣②×2得 CH3OH（g）+ O2（g）=CO2（g）+2H2O（l）△H=﹣280.9kJ/mol

所以答案是：CH3OH（g）+ O2（g）=CO2（g）+2H2O（l）△H=﹣280.9kJ/mol．