Question

10．人类社会日益发达，随之而来的是更多的能源消耗．能源短缺是人类面临的重大问题．一种可再生能源--甲醇，具有广泛的开发和应用前景，被称为21世纪的新型燃料．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）的浓度随时间变化图．

请回答下列问题：
（1）在“图1”中，曲线b改变的条件最可能是使用了催化剂．
（2）根据“图2”判断，下列说法不正确的是C
A．容器中压强恒定时，反应已达平衡状态
B．起始充入的CO为2mol
C．增加CO浓度，CO的转化率增大
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$\frac{n（C{H}_{3}OH）}{n（CO）}$会增大
（3）前10min，CO的速率为0.075mol/（L．min），若容器体积不变，加入He，则CO的化学反应速率不变（填”增大“、”减小“、”不变“）
（4）若升高温度，保持其它条件不变，则该反应的化学平衡将左（填“左”、“右”或“不”）移动．
（5）科学家常用量热计（填仪器名称）来直接测定某一反应的反应热，现测得：TK时，
2CH₃OH（g）+3O₂（g）=2CO₂（g）+4H₂O（g）△H=-385.8kJ/mol，又知 H₂O（l）=H₂O（g）△H=+44kJ/mol，请写出表示 CH₃OH 燃烧热的热化学方程式：CH₃OH（g）+$\frac{3}{2}$O₂（g）=CO₂（g）+2H₂O（l）△H=-280.9kJ/mol．

Answer 1

分析 （1）催化剂只影响反应速率不化学平衡移动，且反应过程中焓变不变；
（2）A．该反应是体积减小的反应，当压强不变时，说明各组分浓度不再变化；
B．根据图知，起始充入容器的n（CO）=cV=1.00mol/L×2L；
C．增加CO浓度，平衡正向移动，但CO的转化率降低；
D．再充入1molCO和2molH₂，体积不变，则压强增大，平衡正向移动；
（3）前10min，CO的速率=$\frac{1.00-0.25}{10}$mol/（L．min）；若容器体积不变，加入He，参加反应的各物质的物质的量浓度不变，则平衡不移动，各物质的反应速率不变；
（4）升高温度，平衡向吸热反应方向移动；
（5）学家常用量热计（填仪器名称）来直接测定某一反应的反应热；
2CH₃OH（g）+3O₂（g）=2CO₂（g）+4H₂O（g）△H=-385.8kJ/mol ①，
H₂O（l）=H₂O（g）△H=+44kJ/mol②，
将方程式$\frac{1}{2}$①-2②得甲醇燃烧热化学方程式．

解答 解：（1）催化剂只影响反应速率不化学平衡移动，且反应过程中焓变不变，根据图知，改变条件时，活化能降低而焓变不变，说明改变的条件是使用了催化剂，
故答案为：使用了催化剂；
（2）A．该反应是体积减小的反应，当压强不变时，说明各组分浓度不再变化，反应达到平衡状态，故A正确；
B．根据图知，起始充入容器的n（CO）=cV=1.00mol/L×2L=2mol，故B正确；
C．增加CO浓度，平衡正向移动，但CO的转化率降低，故C错误；
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正确；
故选C；
（3）前10min，CO的速率=$\frac{1.00-0.25}{10}$mol/（L．min）=0.075mol/（L．min）；若容器体积不变，加入He，参加反应的各物质的物质的量浓度不变，则平衡不移动，各物质的反应速率不变，
故答案为：0.075mol/（L．min）；不变；
（4）升高温度，平衡向吸热反应方向移动，根据图1知，该反应的正反应是放热反应，升高温度平衡逆向移动，即向左移动，故答案为：左；
（5）学家常用量热计（填仪器名称）来直接测定某一反应的反应热；
2CH₃OH（g）+3O₂（g）=2CO₂（g）+4H₂O（g）△H=-385.8kJ/mol ①，
H₂O（l）=H₂O（g）△H=+44kJ/mol②，
将方程式$\frac{1}{2}$①-2②得甲醇燃烧热化学方程式为CH₃OH（g）+$\frac{3}{2}$O₂（g）=CO₂（g）+2H₂O（l）△H=-280.9kJ/mol，
故答案为：CH₃OH（g）+$\frac{3}{2}$O₂（g）=CO₂（g）+2H₂O（l）△H=-280.9kJ/mol．

点评 本题考查盖斯定律、平衡移动方向判断、反应速率计算等知识点，侧重考查学生分析计算能力，为高频考点，注意：增加可逆反应中某一反应物浓度，平衡正向移动但该物质的转化率反而降低，为易错点．