Question

工業(yè)上用CO生產(chǎn)燃料甲醇，發(fā)生反應(yīng)：
CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）；△H　　圖1表示反應(yīng)過(guò)程中能量的變化情況；
（1）在“圖1”中，曲線

 

（填：Ⅰ或Ⅱ）表示使用了催化劑；該反應(yīng)△H

 

0．（填“＞”或“＜”）
（2）一定條件下，在密閉容器中充入a mol CO與 3a mol H₂的混合氣體在催化劑作用下發(fā)生反應(yīng)．
①若容器容積不變，下列措施能使上述反應(yīng)的反應(yīng)速率增大，且平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)的是

 

．
A．升高溫度                    
B．將CH₃OH（g）從體系中分離
C．充入He，使體系總壓強(qiáng)增大   
D．再充入1mol CO和3mol H₂
E．選擇高效催化劑
②為了尋找合成甲醇的溫度和壓強(qiáng)的適宜條件，某同學(xué)設(shè)計(jì)了三組實(shí)驗(yàn)，部分實(shí)驗(yàn)條件
已經(jīng)填在下面實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)表中

實(shí)驗(yàn)編號(hào)	T（℃）	n(CO) n(H2)	P（MPa）
1	150	1 3	0.1
2	a	1 3	5
3	350	b	5

A．則上表中剩余的實(shí)驗(yàn)條件數(shù)據(jù)：a=

 

、b=

 

．
B．根據(jù)反應(yīng)Ⅱ的特點(diǎn)，圖2是在壓強(qiáng)分別為0.1MPa和5MPa下CO的轉(zhuǎn)化率隨溫度變化的曲線圖，請(qǐng)指明圖中的壓強(qiáng)P_x=

 

MPa．

（3）已知：CH ₃OH（g）+

3

2

O ₂（g）=CO ₂（g）+2H ₂O（g）△H=-192.9kJ/molH ₂O（l）=H ₂O（g）△H=+44 kJ/mol，請(qǐng)寫(xiě)出表示CH ₃OH（g）燃燒熱的熱化學(xué)方程式

 

．

Answer 1

考點(diǎn)：化學(xué)平衡的影響因素,熱化學(xué)方程式,轉(zhuǎn)化率隨溫度、壓強(qiáng)的變化曲線,等效平衡

專(zhuān)題：基本概念與基本理論

分析：（1）根據(jù)圖中反應(yīng)的活化能的大小來(lái)分析是否使用催化劑，利用反應(yīng)前后的總能量來(lái)分析反應(yīng)的能量變化；
（2）①據(jù)影響平衡移動(dòng)和化學(xué)反應(yīng)速率的因素解答；
②由圖可知，橫坐標(biāo)為溫度，縱坐標(biāo)為CO的轉(zhuǎn)化率，P₁、P₂為兩種不同的壓強(qiáng)，以此來(lái)分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)；
（3）燃燒熱是指1mol可燃物燃燒生成穩(wěn)定化合物時(shí)放出的熱量．

解答： 解：（1）由圖可知，曲線Ⅱ降低了反應(yīng)所需的活化能，則Ⅱ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)，△H＜0，
故答案為：Ⅱ；＜；
（2）①A、升溫平衡向吸熱的逆向移動(dòng)，平衡常數(shù)減小，故A錯(cuò)誤；
B、分離出甲醇，反應(yīng)速率減慢，故B錯(cuò)誤；
C、充入氦氣，容器體積不變，反應(yīng)物和生成物濃度不變，反應(yīng)速率不變，故C錯(cuò)誤；
D、容器容積不變，在充入反應(yīng)物，反應(yīng)物濃度增大，反應(yīng)速率增大，平衡正向移動(dòng)，故D正確；
E、加入催化劑，不影響平衡移動(dòng)，個(gè)E錯(cuò)誤；
故答案為：D；
②A．因圖中橫坐標(biāo)為溫度，縱坐標(biāo)為CO的轉(zhuǎn)化率，P₁、P₂為兩種不同的壓強(qiáng)，則實(shí)驗(yàn)中n（CO）/n（H₂）相同，即b=

1

3

，為便于比較，則實(shí)驗(yàn)1和實(shí)驗(yàn)2的溫度應(yīng)相同，壓強(qiáng)不同，即a=150，故答案為；150；

1

3

；
B．由圖可知，相同溫度時(shí)，P_x對(duì)應(yīng)的CO的轉(zhuǎn)化率降低，則P_x為0.1MPa，故答案為：0.1；
（3）燃燒熱是指1mol可燃物燃燒生成穩(wěn)定化合物時(shí)放出的熱量，C生成二氧化碳，H生成液態(tài)水，據(jù)蓋斯定律，表示CH ₃OH（g）燃燒熱的熱化學(xué)方程式為：
①CH ₃OH（g）+

3

2

O ₂（g）=CO ₂（g）+2H ₂O（g）△H=-192.9kJ/mol，②H ₂O（l）=H ₂O（g）△H=+44 kJ/mol，①-②×2得：
CH ₃OH（g）+

3

2

O ₂（g）=CO ₂（g）+2H ₂O（l）△H=-280.9kJ/mol，
表示CH ₃OH（g）燃燒熱的熱化學(xué)方程式為：
CH ₃OH（g）+

3

2

O ₂（g）=CO ₂（g）+2H ₂O（l）△H=-280.9kJ/mol，
故答案為：CH ₃OH（g）+

3

2

O ₂（g）=CO ₂（g）+2H ₂O（l）△H=-280.9kJ/mol．

點(diǎn)評(píng)：本題考查了催化劑對(duì)反應(yīng)的影響、平衡移動(dòng)的影響因素、平衡圖象分析、轉(zhuǎn)化率、蓋斯定律的應(yīng)用，題目難度中等．