Question

一定条件下发生反应：
能量（kJ）反应过程CH3OH（g）+H2O（g）CO2（g）+3H2（g）baE2E1
CO₂（g）+3H₂（g）CH₃OH（g）+H₂O（g），如图表示该反应进行过程中的能量变化．
（1）图中曲线

 

（填“a”或“b”）表示使用催化剂时的反应进程．使用催化剂对该反应的影响是

 

（填选项字母）．
A．提高反应速率
B．提高CO₂的转化率
C．降低反应活化能
D．改变反应的△H
（2）CO₂（g）+3H₂（g）CH₃OH（g）+H₂O（g）的化学平衡常数的表达式K=

 

．升高温度，K值将

 

（填“增大”、“减小”或“不变”）．
（3）用含E₁、E₂的表达式表示
CO₂（g）+3H₂（g）CH₃OH（g）+H₂O（g）的△H=

 

 kJ?mol^-1
（4）一定温度下，在体积为2L的容积固定的密闭容器中，充入2molCO₂、6molH₂，经10min反应达到平衡状态W，生成1molCH₃OH．CO₂的转化率为

 

．从反应开始到平衡，用H₂的浓度变化表示的平均反应速率v（H₂）=

 

．该温度下，在体积为1L的容积固定的密闭容器中，从逆反应开始建立化学平衡，且各组分的平衡浓度与平衡状态W完全相同，则起始时充入容器的n（CH₃OH）=

 

，n（H₂O）=

 

．

Answer 1

考点：化学平衡的计算,化学平衡的影响因素

专题：化学平衡专题

分析：（1）加催化剂降低反应所需的活化能；催化剂对平衡无影响；
（2）根据CO₂（g）+3H₂（g）=CH₃OH（g）+H₂O（g）结合平衡常数的含义书写；由于可知该反应为放热反应，升高温度平衡逆移；
（3）△H=正反应的活化能-逆反应的活化能；
（4）根据已知数据利用三段式计算出各物质的反应的量和平衡是的物质的量，根据转化率的公式计算，由v（H₂）=

△n V

t

计算；从逆反应开始建立化学平衡，且各组分的平衡浓度与平衡状态W完全相同，则把生成物完全转化为反应物与原来的初始浓度相同即可．

解答： 解：（1）加催化剂降低反应所需的活化能，所以b曲线表示使用催化剂时的反应进程；
A．加催化剂降低反应所需的活化能，能提高反应速率，故A正确；
B．加催化剂，化学平衡不移动，则CO₂的转化率不变，故B错误；
C．加催化剂降低反应所需的活化能，故C正确；
D．加催化剂，对反应物与生成物总能量相对大小无影响，即对△H无影响，故D错误；
故答案为：b；AC；
（2）已知CO₂（g）+3H₂（g）=CH₃OH（g）+H₂O（g），则平衡常数K=

c(CH3OH)?c(H2O)

c(CO2)?c3(H2)

；由于可知该反应反应物的总能量大于生成物的总能量，为放热反应，升高温度平衡逆移，则K减小；
故答案为：

c(CH3OH)?c(H2O)

c(CO2)?c3(H2)

；减小；
（3）△H=正反应的活化能-逆反应的活化能，则△H=E₁-E₂，
故答案为：E₁-E₂；
（4）CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃OH（g）+H₂O（g）
开始：2mol     6mol       0         0
转化：1mol     3mol       1mol      1mol 
平衡：1mol     3mol       1mol      1mol
则CO₂的转化率为

1mol

2mol

×100%=50%；
H₂的浓度变化表示的平均反应速率v（H₂）=

3mol 2L

10min

=0.15 mol?L^-1?min^-1；
该温度下，在体积为1L的容积固定的密闭容器中，从逆反应开始建立化学平衡，且各组分的平衡浓度与平衡状态W完全相同，则把生成物完全转化为反应物与原来的初始浓度相同即可，原来反应物的初始浓度为c（CO₂）=

n

V

=

2mol

2L

=1mol/L，c（H₂）=

n

V

=

6mol

2L

=3mol/L，若完全反应转化为生成物，则生成物的浓度分别为1mol/L、1mol/L，当体积为1L时，则物质的量为n（CH₃OH）=1mol，n（H₂O）=1mol，所以在体积为1L的容积固定的密闭容器中，起始时充入容器物质的量为n（CH₃OH）=1mol，n（H₂O）=1mol时，达到平衡时与原平衡相同；
故答案为：50%；0.15 mol?L^-1?min^-1；1 mol；1 mol．

点评：本题涉及反应速率和化学平衡的综合应用，注意把握催化剂对反应热和活化能的影响，培养学生的平衡思想，题目综合性强，难度中等，三段式是解平衡题常用的方法．