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).

(1)图1是表示一定温度下,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)的浓度随时间变化情况.从反应开始到平衡,用CO浓度变化表示平均反应速率v(CO)=
 
; H2的平衡转化率为
 
.
(2)图2表示该反应进行过程中能量的变化.曲线a表示不使用催化剂时反应的能量变化,曲线b表示使用催化剂后的能量变化.写出反应的热化学方程式
 
.
(3)该温度下,反应平衡常数K=
 
(填数值),温度升高,平衡常数K
 
(填“增大”、“不变”或“减小”).
(4)恒容条件下,下列措施中能使反应体系中 
n(CH3OH)
n(CO)
增大的措施有
 
.
a.升高温度         b.充入He气        c.再充入2molH2      d.使用催化剂.
考点:物质的量或浓度随时间的变化曲线,化学平衡的影响因素
专题:化学平衡专题
分析:(1)根据v=
△c
t
计算,可得反应速率,根据转化率=
已转化的物质的量
起始的物质的量
×100%可求得转化率.
(2)根据反应物与生成物的总能量来分析吸热还是放热,并书写热化学反应方程式;
(3)化学平衡常数为生成物浓度幂之比与反应物浓度幂之积的比,据此求得平衡常数,根据温度对化学平衡的影响来分析平衡常数的变化;
(4)使 
n(CH3OH)
n(CO)
增大,即化学平衡应正向移动,据此判断;
解答: 解:(1)由图可知,CO浓度变化量为1.00mol/L-0.25mol/L=0.75mol/L,△t=10min,则v(CO)=
0.75mol/L
10min
=0.075mol/(L?min),
∵CO浓度变化量为0.75mol/L,根据化学方程式可知H2浓度变化量为1.5mol/L,H2的平衡转化率=
1.5×2
4
×100%=75%,
故答案为:0.075mol/(L?min);75%;
(2)反应物的总能量与活化能的差值为419kJ,生成物的总能量与活化能的差值为510kJ,则该反应为放热反应,放出的热量为419kJ-510kJ=91kJ,热化学方程式为CO(g)+2H2(g)=CH3OH(g)△H=-91 kJ/mol,故答案为:CO(g)+2H2(g)=CH3OH(g)△H=-91 kJ/mol;
(3)H2平衡时的浓度=2mol/L-1.5mol/L=0.5mol/L,再结合图得,
                      CO(g)+2H2(g)?CH3OH(g)
平衡时的浓度(mol/L)  0.25       0.5             0.75
∴K=
c(CH3OH)
c(CO)×c2(H2)
=
0.75
0.25×0.52
mol-2?L-2=12 mol-2?L-2
因该反应为放热反应,则升高温度,化学平衡逆向移动,所以K值减小,
故答案为:12;减小;
(4)使 
n(CH3OH)
n(CO)
增大,化学平衡应正向移动,但升高温度时化学平衡逆向移动,故a错误,恒容条件下充入He气化学平衡不移动,故b错误,使用催化剂化学平衡不移动,故d错误,在恒容条件下再充入2molH2,压强增大,化学平衡正向移动,符合题意,故c正确,
故答案为:c.
点评:本题考查了学生对反应热的理解、平衡转化率的计算、影响化学平衡移动的因素的掌握情况,难度中等,本题有一定的综合性,解题时要注意各种物理量的应用及互换.
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