Question

工業上用CO生產燃料甲醇。一定條件下發生反應：CO(g)+2H₂(g) CH₃OH(g)。

（1）圖1是表示一定溫度下，在體積為2L的密閉容器中加入4mol H₂和一定量的CO后，CO和CH₃OH（g）的濃度隨時間變化情況。從反應開始到平衡，用CO濃度變化表示平均反應速率v(CO)=                        
（2）圖2表示該反應進行過程中能量的變化。曲線a表示不使用催化劑時反應的能量變化，曲線b表示使用催化劑后的能量變化。該反應是_________（選填“吸熱”或“放熱”）反應，寫出反應的熱化學方程式                                              。
（3）該反應平衡常數K為______________，溫度升高，平衡常數K_________(填“增大”、“不變”或“減小”)
（4）恒容條件下，下列措施中能使增大的有               
a．升高溫度           b．充入He氣
c．再充入2 molH₂      d．使用催化劑

Answer 1

（10分）（1）0.075 mol·L^—1·min^—1（2分）
（2）放熱（1分）， CO(g)+2H₂(g) CH₃OH(g) △H ＝—91 kJ·mol^—1（2分），
（3）12 mol^—2·L²（2分），減小（1分）           （4）c（2分）

解析試題分析：（1）根據圖1可知，CO濃度變化量為1.00mol/L－0.25mol/L＝0.75mol/L。反應進行到10min時濃度不再發生變化，說明反應達到平衡狀態，所以v（CO）＝＝0.075mol/（L?min）。
（2）根據圖2可知，反應物的總能量高于生成物的總能量，所以該反應是放熱反應。其中生成1mol氣態甲醇放出的熱量是510kJ－419kJ＝91kJ，因此該反應的熱化學方程式是CO(g)+2H₂(g)CH₃OH(g) △H ＝—91 kJ·mol^—1。
（3）根據圖1可知，平衡時CO和甲醇的濃度分別是0.25mol/L和0.75mol/L。氫氣的濃度是4mol÷2L－0.75mol/L×2＝0.5mol/L，所以根據反應的化學方程式CO(g)+2H₂(g)CH₃OH(g)可知，該溫度下的平衡常數K＝＝＝12 mol^—2·L²。
（4）a．升高溫度，平衡向逆反應方向移動，則減小，a不正確；b．充入He氣，容器容積不變，平衡不移動，不變。如果壓強不變，則容器容積增大，平衡向逆反應方向移動，減小，b不正確；c．再充入2 molH₂，平衡向正反應方向移動，所以增大，c正確；d．使用催化劑，平衡不移動，不變，d不正確，答案選c。
考點：考查反應速率、平衡常數和反應熱的計算、外界條件對平衡狀態的影響等