Question

工业上用CO生产燃料甲醇．一定条件下发生反应：CO（g ）+2H₂（g）?CH₃OH（g ）．图1表示反应过程中能量的变化情况：图2表示一定温度下，在体积为2L的密闭容器中加入4mol H₂和一定量的CO后，CO和CH₃OH（g ）的浓度随时间的变化情况．

请回答下列问题．
（1）在“图1”中，曲线    （填“a”或“b”）表示使用了催化剂；该反应属于    （填“吸热”或“放热”）反应．
（2）下列说法正确的是    （填字母序号）．
a．起始充入的CO为2mol
b．增大CO的浓度，CO的转化率增大
c．容器中压强恒定时，说明反应已达平衡状态
d．保持温度和密闭容器的容积不变，再充入1mol CO和2mol H₂，再次达到平衡时n（CH₃OH）/n（CO）的值会变小
（3）从反应开始到达平衡，v（H₂）=    ；该温度下CO （g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）的化学平衡常数为    ．若保持其他条件不变，将反应体系升温，则该反应的化学平衡常数    （填“增大”、“减小”或“不变”）．
（4）请在“图3”中画出平衡时甲醇的百分含量（纵坐标）随温度（横坐标）的变化曲线，
要求画出压强不同的两条曲线（在曲线上标出p₁、p₂，且p₁＜p₂）    ．

Answer 1

【答案】分析：（1）根据图中反应的活化能的大小来分析是否使用催化剂，利用反应前后的总能量来分析反应的能量变化；
（2）A、由图2利用转化的CO和平衡时CO的量来分析；
B、增加CO浓度，会促进氢气的转化，但本身的转化率降低；
C、该反应为反应前后压强不等的反应；
D、再充入1molCO和2molH₂，体积不变，则压强增大，平衡正向移动；
（3）由图2计算用CO表示的反应速率，再利用反应速率之比等于化学计量数之比来计算氢气的反应速率，利用各物质平衡的浓度来计算化学平衡常数；根据温度升高，平衡逆向移动，反应物的浓度增大，生成物的浓度减少，平衡常数减小；
（4）根据温度和压强对该反应的影响来分析．
解答：解：（1）由图可知，曲线b降低了反应所需的活化能，则b使用了催化剂，又该反应中反应物的总能量大于生成物的总能量，则该反应为放热反应，
故答案为：b；放热；  
（2）a、由图2可知生成0.75mol/LCH₃OH，则反应了0.75mol/LCO，平衡时有0.25mol/LCO，即CO的起始物质的量为（0.75mol/l+0.25mol/L）×2L=2mol，故A正确；
b、增加CO浓度，会促进氢气的转化，氢气的转化率增大，但CO的转化率减小，故B错误；
c、该反应为反应前后压强不等的反应，则压强不变时，该反应达到平衡状态，故C正确；
d、再充入1molCO和2molH₂，体积不变，则压强增大，平衡正向移动，再次达到平衡时n（CH₃OH）/n（CO）会增大，故D错误；
故选：ac；
（3）由图2可知，反应中减小的CO的浓度为1mol/L-0.25mol/L=0.75mol/L，10min时达到平衡，
则用CO表示的化学反应速率为=0.075mol?L^-1?min^-1，
因反应速率之比等于化学计量数之比，则v（H₂）=0.075mol?L^-1?min^-1×2=0.15mol?L^-1?min^-1；
                CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）
开始（mol/L）   1        2        0
转化（mol/L）   0.75    1.5       0.75
平衡（mol/L）  0.25     0.5       0.75
则化学平衡常数K==12；
因温度升高，平衡逆向移动，反应物的浓度增大，生成物的浓度减少，平衡常数减小；
故答案为：0.15mol?L^-1?min^-1；12； 减小；
（4）CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）△H＜0，
则温度越高，逆向反应进行的程度越大，甲醇的含量就越低，
压强增大，反应正向进行的程度大，则甲醇的含量高，则图象为
，
故答案为：．
点评：本题考查化学反应速率、化学平衡及能量变化，学生应注意图象的利用来分析解决问题，图象中的信息是解答本题的关键．