Question

【題目】工業(yè)上用CO生產(chǎn)燃料甲醇．一定條件下發(fā)生反應(yīng)：CO（g）+2H2（g）CH3OH（g）．圖1表示反應(yīng)中能量的變化；圖2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(shí)間變化．

請(qǐng)回答下列問(wèn)題：
（1）在“圖1”中，曲線（填：a或b）表示使用了催化劑；該反應(yīng)屬于反應(yīng)．
（2）下列說(shuō)法正確的是 ．
A.起始充入的CO為2mol
B.增加CO濃度，CO的轉(zhuǎn)化率增大
C.容器中壓強(qiáng)恒定時(shí)，反應(yīng)已達(dá)平衡狀態(tài)
D.保持溫度和密閉容器容積不變，再充入1molCO和2molH2 ， 再次達(dá)到平衡時(shí)，n（CH3OH）/n（CO）會(huì)減小
（3）從反應(yīng)開(kāi)始到建成平衡，v（H2）=；該溫度下CO（g）+2H2（g）CH3OH（g）的化學(xué)平衡常數(shù)值為 ． 若保持其它條件不變，將反應(yīng)體系升溫，則該反應(yīng)化學(xué)平衡常數(shù)（填“增大”、“減小”或“不變”）．
（4）請(qǐng)?jiān)凇皥D3”中畫(huà)出平衡時(shí)甲醇百分含量（縱坐標(biāo)）隨溫度（橫坐標(biāo)）變化的曲線，要求畫(huà)壓強(qiáng)不同的2條曲線（在曲線上標(biāo)出P1、P2 ， 且P1＜P2）．
（5）有一類(lèi)甲醇質(zhì)子交換膜燃料電池，需將甲醇蒸氣轉(zhuǎn)化為氫氣，兩種反應(yīng)原理是
A、CH3OH（g）+H2O（g）=CO2（g）+3H2（g）；△H=+49.0kJ/mol
B、CH3OH（g）+ O2（g）=CO2（g）+2H2O（g）；△H=﹣192.9kJ/mol
又知H2O（l）=H2O（g）△H=+44kJ/mol，請(qǐng)寫(xiě)出32g的CH3OH（g）完全燃燒生成液態(tài)水的熱化學(xué)方程式 ．

Answer 1

【答案】
（1）b,放熱
（2）A,C
（3）0.15mol?L﹣1?min﹣1,12 L2?mol﹣2,減小
（4）
（5）CH3OH（g）+ O2（g）=CO2（g）+2H2O△H=﹣280.9kJ/mol
【解析】解：（1）由圖可知，曲線b降低了反應(yīng)所需的活化能，則b使用了催化劑，又該反應(yīng)中反應(yīng)物的總能量大于生成物的總能量，則該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，

所以答案是：b；放熱；
（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）×2L=2mol，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錯(cuò)誤；

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；

D．再充入1molCO和2molH2，體積不變，則壓強(qiáng)增大，平衡正向移動(dòng)，再次達(dá)到平衡時(shí)n（CH3OH）/n（CO）會(huì)增大，故D錯(cuò)誤；

所以答案是：AC；
（3）由圖2可知，反應(yīng)中減小的CO的濃度為1mol/L﹣0.25mol/L=0.75mol/L，10min時(shí)達(dá)到平衡，

則用CO表示的化學(xué)反應(yīng)速率為 =0.075molL﹣1min﹣1，

因反應(yīng)速率之比等于化學(xué)計(jì)量數(shù)之比，則v（H2）=0.075molL﹣1min﹣1×2=0.15molL﹣1min﹣1，

	CO（g）+	2H2（g）	CH3OH（g）
起始（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

則化學(xué)平衡常數(shù)K= = =12 L2mol﹣2；

正反應(yīng)是放熱反應(yīng)溫度越高K值越小，

所以答案是：0.15molL﹣1min﹣1；12 L2mol﹣2；減��；
（4）CO（g）+2H2（g）CH3OH（g）△H＜0，則溫度越高，逆向反應(yīng)進(jìn)行的程度越大，甲醇的含量就越低，壓強(qiáng)增大，反應(yīng)正向進(jìn)行的程度大，則甲醇的含量高，甲醇百分含量隨溫度T變化如圖為 ，所以答案是： ；
（5）32g的CH3OH（g）即為1mol，

∵CH3OH（g）+ O2（g）=CO2（g）+2H2O（g）△H=﹣192.9kJ/mol ①

H2O（l）=H2O（g）△H=+44kJ/mol ②

根據(jù)蓋斯定律①﹣②×2得 CH3OH（g）+ O2（g）=CO2（g）+2H2O（l）△H=﹣280.9kJ/mol

所以答案是：CH3OH（g）+ O2（g）=CO2（g）+2H2O（l）△H=﹣280.9kJ/mol．