Question

10．工業(yè)上用CO生產燃料甲醇．一定條件下發(fā)生反應：
CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）

（1）甲圖是反應時CO和CH₃OH（g）的濃度隨時間變化情況．從反應開始到平衡，用H₂濃度變化表示平均反應速率v（H₂）=0.15mol•L^-1•min^-1；
（2）乙圖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．該反應的焓變是△H＜0（填“△H＜0”或“△H＞0”）反應，寫出反應的熱化學方程式：CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）△H=-91kJ•mol^-1；選擇適宜的催化劑不能（填“能”或“不能”）改變該反應的反應熱．
（3）恒容條件下，下列措施中能使$\frac{n（C{H}_{3}OH）}{n（CO）}$增大的有c．
a．升高溫度      b．充入1mol He氣c．再充入1mol CO和2mol H₂d．使用催化劑．

Answer 1

分析 （1）平衡時v（CO）=$\frac{（1.00-0.25）mol/L}{10min}$=0.075mol/（L．min），v（H₂）=2v（CO）；
（2）根據圖知，反應物總能量大于生成物總能量，說明該反應的正反應是放熱反應；1molCO、2mol氫氣完全反應生成1mol甲醇放出的熱量為（510-419）kJ=91kJ；
催化劑只能降低反應所需活化能但不影響焓變；
（3）恒容條件下，下列措施中能使$\frac{n（C{H}_{3}OH）}{n（CO）}$增大可以通過增大生成物物質的量或減小CO物質的量、改變條件（但不是物質濃度）使平衡正向移動實現．

解答 解：（1）平衡時v（CO）=$\frac{（1.00-0.25）mol/L}{10min}$=0.075mol/（L．min），v（H₂）=2v（CO）=2×0.075mol/（L．min）=0.15 mol•L^-1•min^-1，
故答案為：0.15 mol•L^-1•min^-1；
（2）根據圖知，反應物總能量大于生成物總能量，說明該反應的正反應是放熱反應，所以△H＜0；
1molCO、2mol氫氣完全反應生成1mol甲醇放出的熱量為（510-419）kJ=91kJ，則該反應熱化學方程式為CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）△H=-91 kJ•mol^-1；
催化劑只能降低反應所需活化能但不影響焓變，所以催化劑不改變反應熱；
故答案為：△H＜0；CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）△H=-91 kJ•mol^-1；  
不能；
（3）a．升高溫度平衡逆向移動，則$\frac{n（C{H}_{3}OH）}{n（CO）}$減小，故a錯誤；    
 b．充入1mol He氣，平衡不移動，則$\frac{n（C{H}_{3}OH）}{n（CO）}$不變，故b錯誤；
c．再充入1mol CO和2mol H₂，等效為2molCO、4mol H₂充入4L容器中平衡后將容器縮小為原來的一半，平衡正向移動，導致$\frac{n（C{H}_{3}OH）}{n（CO）}$增大，故c正確；
d．使用催化劑不影響平衡移動，則$\frac{n（C{H}_{3}OH）}{n（CO）}$不變，故d錯誤；
故選c．

點評 本題考查化學平衡計算及外界條件對化學平衡影響等知識點，為高頻考點，側重考查學生分析計算能力，明確外界條件對化學平衡影響移動原理是解本題關鍵，注意（3）題c選項的等效平衡構建，為易錯點．