题目内容
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 ．
请回答下列问题：
（1）在“图1”中，曲线
（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）=
（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）+
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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
考点：化学平衡建立的过程,用盖斯定律进行有关反应热的计算
专题：
分析：（1）根据图中反应的活化能的大小来分析是否使用催化剂，利用反应前后的总能量来分析反应的能量变化；
（2）a、利用转化的CO和平衡时CO的量来分析；
b、增加CO浓度，会促进氢气的转化；
c、该反应为反应前后压强不等的反应；
d、再充入1molCO和2molH2，体积不变，则压强增大，平衡正向移动；
（3）由图2计算用CO表示的反应速率，再利用反应速率之比等于化学计量数之比来计算氢气的反应速率；根据平衡常数表达式进行计算；正反应是放热反应温度越高K值越小；
（4）根据温度和压强对该反应的影响来分析；
（5）根据盖斯定律计算．
（2）a、利用转化的CO和平衡时CO的量来分析；
b、增加CO浓度，会促进氢气的转化；
c、该反应为反应前后压强不等的反应；
d、再充入1molCO和2molH2，体积不变，则压强增大，平衡正向移动；
（3）由图2计算用CO表示的反应速率，再利用反应速率之比等于化学计量数之比来计算氢气的反应速率；根据平衡常数表达式进行计算；正反应是放热反应温度越高K值越小；
（4）根据温度和压强对该反应的影响来分析；
（5）根据盖斯定律计算．
解答：
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，
故答案为：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；
故答案为：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
=0.075mol?L-1?min-1，
因反应速率之比等于化学计量数之比，则v（H2）=0.075mol?L-1?min-1×2=0.15mol?L-1?min-1，
CO（g）+2H2（g）?CH3OH（g）
开始：1mol/L 2mol/L 0
转化：0.75mol/L 1.5mol/L 0.75mol/L
平衡：0.25mol/L 0.5mol/L 0.75mol/L
则化学平衡常数K=
=
&;)2=12 L2?mol-2；
正反应是放热反应温度越高K值越小，
故答案为：0.15mol?L-1?min-1；12 L2?mol-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
，故答案为：；
（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
故答案为：CH3OH（g）+
O2（g）=CO2（g）+2H2O（l）△H=-280.9kJ/mol．
故答案为：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；
故答案为：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
| 0.75mol/L |
| 10min |
因反应速率之比等于化学计量数之比，则v（H2）=0.075mol?L-1?min-1×2=0.15mol?L-1?min-1，
CO（g）+2H2（g）?CH3OH（g）
开始：1mol/L 2mol/L 0
转化：0.75mol/L 1.5mol/L 0.75mol/L
平衡：0.25mol/L 0.5mol/L 0.75mol/L
则化学平衡常数K=
| c(CH3OH) |
| c(CO)?c2(H2) |
| 0.75mol/L |
| 0.25mol/L×(0.5mol/L |
正反应是放热反应温度越高K值越小，
故答案为：0.15mol?L-1?min-1；12 L2?mol-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
，故答案为：；（5）32g的CH3OH（g）即为1mol，
∵CH3OH（g）+
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H2O（l）=H2O（g）△H=+44kJ/mol ②
根据盖斯定律①-②×2得 CH3OH（g）+
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故答案为：CH3OH（g）+
| 3 |
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点评：本题考查了化学平衡移动原理、盖斯定律等知识点，明确这几个原理含义是解本题关键，难点是化学平衡移动的有关计算、判断，且这些都是高考热点，应熟练掌握，难度中等．
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