Question

工业上在催化剂作用下可利用CO合成甲醇：CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g），图1表示反应过程中能量的变化情况，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

 

（填“吸热”或“放热”）反应．
（2）为探究外界条件对合成甲醇化学反应速率的影响规律，某科技工作者设计了以下三组实验，部分数据已填入表中，请补充完整．

实验组	T/℃	其实浓度/mol?L-1		等质量催化剂的比 表面积/m3?g-1
		CO	H2
①	280	1.20×10-3	5.80×10-3	82
②	280	1.20×10-3	5.80×10-3	124
③	350			124

其中设计实验组①和②的目的是

 

．
（3）“图2”所揭示的规律是：在p₁压强达平衡时

 

；并请画出在p₂压强下（P₂＞P₁）的曲线．
（4）在碱性条件下可将合成甲醇的反应设计成原电池，则负极的电极反应式为

 

．

Answer 1

考点：反应热和焓变,探究影响化学反应速率的因素

专题：化学反应中的能量变化,化学反应速率专题

分析：（1）由图可知曲线b降低了反应的活化能；根据反应物所具有的能量与生成物所具有的能量的相对大小判断；
（2）实验组①和②中改变的条件分析；实验组③和②相比，温度升高，所以初始浓度和催化剂应该相同；
（3）由图2可知温度越高，CO的转化率越小；增大压强平衡正移，则CO的转化率增大，则p₂压强下曲线应该在P₁的上面；
（4）在碱性条件下氢气在负极失电子生成水．

解答： 解：（1）由图可知曲线b降低了反应的活化能，所以曲线b使用了催化剂；由图可知反应物所具有的能量大于生成物所具有的能量，所以该反应为放热反应；
故答案为：b；放热；
（2）实验组①和②中反应的温度相同，反应物的初始浓度相同，而催化剂的质量不同，所以实验探究等质量催化剂的比表面积不同时对合成甲醇化学反应速率的影响规律；实验组③和②相比，温度升高，所以初始浓度和催化剂应该相同，所以CO的浓度为1.20×10^-3mol?L^-1，H₂的浓度为5.80×10^-3mol?L^-1；
故答案为：探究等质量催化剂的比表面积不同时对合成甲醇化学反应速率的影响规律；1.20×10^-3；5.80×10^-3；
（3）由图2可知温度越高，CO的转化率越小，所以“图2”所揭示的规律是：在p₁压强达平衡时：CO的转化率随温度的升高而降低；增大压强平衡正移，则CO的转化率增大，则p₂压强下曲线应该在P₁的上面；据此画图为：；
故答案为：CO的转化率随温度的升高而降低；；
（4）在碱性条件下氢气在负极失电子生成水，所以其电极反应式为：H₂+2OH^--e^-=2H₂O；
故答案为：H₂+2OH^--e^-=2H₂O．

点评：本题考查了催化剂对反应的影响，探究外界条件对反应速率的影响，电极方程式的书写等，题目难度中等，注意对图象和表格中数据的分析是解题的关键．