Question

工业上用CO生产燃料甲醇。一定温度和容积条件下发生反应：CO(g)+2H₂(g)CH₃OH(g)。图1表示反应中的能量变化；图2表示一定温度下，在体积为1L的密闭容器中加入2mol 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；没有使用催化剂时，在该温度和压强条件下反应CO(g)+2H₂(g)CH₃OH(g)的△H=        。
（2）下列说法正确的是     
A．起始充入的CO的物质的量为1mol
B．增加CO的浓度，H₂的转化率会增大
C．容器中压强恒定时，反应达到平衡状态 
（3）从反应开始到建立平衡，v(CO)=       ；达到平衡时，c(H₂)=     ，该温度下CO(g)+2H₂(g) CH₃OH(g)的化学平衡常数为             。达到平衡后若保持其它条件不变，将容器体积压缩为0.5L，则平衡          移动 (填“正向”、“逆向”或“不”)。
（4）已知CH₃OH(g)＋3/2O₂(g)＝CO₂(g)＋2H₂O(g)；ΔH＝－193kJ/mol
又知H₂O(l)= H₂O(g)；ΔH＝＋44 kJ/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

（1）b    -91kJ/mol （2）ABC（3）0.075mol/(L·min)    0.5mo/L    12  正向（4）CH₃OH(l)+3/2O₂(g)=CO₂(g)+2H₂O(l) △H=-281kJ/mol(3分)

试题分析：（1）根据图像可知，b曲线能量较低，故b为加入催化剂。根据图像可知△H=419kJ/mol-510kJ/mol=-91kJ/mol。（2）根据图像2可知，起始是加入CO的浓度为1mol/L，10min后达到平衡，平衡时CO的转化率为（1mol/L-0.25mol/L）/1mol/L×100%=75%。生产CH₃OH的浓度为0.75mol/L。A选项正确，B选项，根据勒夏特列原理可知，增加CO的浓度，H₂的转化率将增大。C选项，由于反应物化学计量数之和不等于产物计量数之和可知，当容器中压强恒定时，反应达到平衡状态。故选择A、B、C。（3）v(CO)=（1mol/L-0.25mol/L）/10min=0.075mol/(L·min)。根据CO(g)+2H₂(g)CH₃OH(g)可知，消耗n(CO):n(H₂)=1:2，故消耗H₂的物质的量为0.75mol×2=1.5mol，达到平衡时剩余H₂的物质的量为2mol-1.5mol=0.5mol。故浓度为 0.5mo/L。该温度下化学平衡常数为0.75/0.5²×0.25=12。反应物化学计量数之和大于产物计量数之和，压缩体积，平衡向正反应方向移动。（4）32gCH₃OH为1mol，产物中H₂O为2mol，由H₂O(l)= H₂O(g)；ΔH＝＋44 kJ/mol。故热化学方程式为：CH₃OH(l)+3/2O₂(g)=CO₂(g)+2H₂O(l) △H=-281kJ/mol。