Question

5．工業(yè)上用CO生產(chǎn)燃料甲醇．一定溫度和容積條件下發(fā)生反應(yīng)：CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）．圖1表示反應(yīng)中的能量變化；圖2表示一定溫度下，在體積為1L的密閉容器中加入2mol
H₂和一定量的CO后，CO和CH₃OH（g）的濃度隨時(shí)間變化．請(qǐng)回答下列問題：
（1）在“圖1”中，曲線b（填“a”或“b”）表示使用了催化劑；沒有使用催化劑時(shí)，在該溫度和壓強(qiáng)條件下反應(yīng)CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）的△H=-91kJ•mol^-1．
（2）下列說法正確的是
A．起始充入的CO的物質(zhì)的量為1mol
B．增加CO的濃度，H₂的轉(zhuǎn)化率會(huì)增大
C．容器中壓強(qiáng)恒定時(shí)，反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)
（3）從反應(yīng)開始到建立平衡，v（CO）=0.075mol/（L•min）；達(dá)到平衡時(shí)，c（H₂）=0.5mo/L，該溫度下CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）的化學(xué)平衡常數(shù)表達(dá)式為K=$\frac{{C（C{H_3}OH）}}{{C（CO）•{C^2}（{H_2}）}}$．達(dá)到平衡后若保持其它條件不變，將容器體積壓縮為0.5L，則平衡正向移動(dòng) （填“正向”、“逆向”或“不”）．
（4）已知CH₃OH（g）+$\frac{3}{2}$O₂（g）=CO₂（g）+2H₂O（g）；△H=-193kJ/mol，又知H₂O（l）=H₂O（g）；△H=+44kJ/mol，請(qǐng)寫出32g的CH₃OH（g）完全燃燒生成液態(tài)水的熱化學(xué)方程式CH₃OH（l）+3/2O₂（g）=CO₂（g）+2H₂O（l）△H=-281kJ/mol．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)圖中反應(yīng)的活化能的大小來分析是否使用催化劑，利用反應(yīng)前后的總能量來分析反應(yīng)的能量變化；
（2）A、由圖2利用轉(zhuǎn)化的CO和平衡時(shí)CO的量來分析；
B、增加CO濃度，會(huì)促進(jìn)氫氣的轉(zhuǎn)化，但本身的轉(zhuǎn)化率降低；
C、該反應(yīng)為反應(yīng)前后壓強(qiáng)不等的反應(yīng)；
（3）根據(jù)v=$\frac{△c}{△t}$進(jìn)行計(jì)算；根據(jù)三行式來計(jì)算平衡時(shí)氫氣的濃度；化學(xué)平衡常數(shù)表達(dá)式等于生成物濃度冪之積比反應(yīng)物濃度冪之積；增大壓強(qiáng)平衡向氣體體積縮小的方向移動(dòng)；
（4）32g的CH₃OH的物質(zhì)的量為1mol，結(jié)合蓋斯定律計(jì)算．

解答 解：（1）由圖可知，反應(yīng)的活化能b的較小，所以b使用的催化劑，該反應(yīng)中反應(yīng)物的總能量大于生成物的總能量，該反應(yīng)為放熱反應(yīng)；
由圖可知，反應(yīng)物為1molCO（g）和2molH₂（g），生成物為1molCH₃OH（g），△H=419-510=-91 kJ•mol^-1，
故反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為：CO（g）+2H₂（g）=CH₃OH（g）△H=-91 kJ•mol^-1，
故答案為：b；-91 kJ•mol^-1；（1）b-91kJ/mol
（2）A、由圖2可知生成0.75mol/LCH₃OH，則反應(yīng)了0.75mol/LCO，平衡時(shí)有0.25mol/LCO，即CO的起始物質(zhì)的量為（0.75mol/l+0.25mol/L）×1L=1mol，故A正確；
B、增加CO濃度，會(huì)促進(jìn)氫氣的轉(zhuǎn)化，氫氣的轉(zhuǎn)化率增大，但CO的轉(zhuǎn)化率減小，故B正確；
C、該反應(yīng)為反應(yīng)前后壓強(qiáng)不等的反應(yīng)，則壓強(qiáng)不變時(shí)，該反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，故C正確；故選：ABC；
（3）v（CO）=$\frac{（1-0.25）mol/L}{10min}$=0.075 mol•L^-1•min^-1，
              CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）
開始（mol/L）   1       2        0
轉(zhuǎn)化（mol/L）  0.75    1.5      0.75
平衡（mol/L）  0.25    0.5      0.75
平衡常數(shù)表達(dá)式為：K=$\frac{{C（C{H_3}OH）}}{{C（CO）•{C^2}（{H_2}）}}$；
容器體積壓縮為0.5L，相當(dāng)于增大壓強(qiáng)，平衡正向移動(dòng)，故答案為：0.075mol/（L•min）；0.5mo/L；K=$\frac{{C（C{H_3}OH）}}{{C（CO）•{C^2}（{H_2}）}}$；正向；
（4）已知①CH₃OH（g）+$\frac{3}{2}$O₂（g）=CO₂（g）+2H₂O（g）；△H=-193kJ/mol，②H₂O（l）=H₂O（g）△=44KJ/mol，
利用蓋斯定律將①-②×2可得CH₃OH（g）+$\frac{3}{2}$O₂（g）=CO₂（g）+2H₂O（l）
△H=（-193kJ/mol）-44KJ/mol×2=-281kJ/mol，
故答案為：CH₃OH（g）+$\frac{3}{2}$O₂（g）=CO₂（g）+2H₂O（l）△H=-281kJ/mol．

點(diǎn)評(píng) 本題考查反應(yīng)速率計(jì)算、化學(xué)平衡的影響因素、平衡常數(shù)的計(jì)算熱化學(xué)方程式的書寫等，難度中等．應(yīng)注意圖象中的信息是解答本題的關(guān)鍵．