Question

1．能源短缺是人类面临的重大问题．一种可再生能源甲醇，具有广泛的开发和应用前景，被称为21世纪的新型燃料．工业上用 CO 生产燃料甲醇，一定条件下发生：CO（g）+2H₂（g）═CH₃OH（g）图1表示反应中能量的变化；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）的浓度随时间变化图．

请回答下列问题：
（1）在“图1”中，曲线b改变的条件最可能是使用了催化剂．
（2）根据“图2”判断，下列说法不正确的是C
A．容器中压强恒定时，反应已达平衡状态
B．起始充入的CO为2mol
C．增加CO浓度，CO的转化率增大
D．保持温度和密闭容器容积不变，再充入1molCO和 2molH₂，再次达到平衡时$\frac{n（C{H}_{3}OH）}{c（CO）}$会增大
（3）若升高温度，保持其它条件不变，则该反应的化学平衡将左（填“左”、“右”或“不”）移动．
（4）科学家常用量热计（填仪器名称）来直接测定某一反应的反应热．现测得：某温度时：2CH₃OH（g）+3O₂（g）=2CO₂（g）+4H₂O（g）△H=-385.8kJ/mol，
又知 H₂O（l）=H₂O（g）△H=+44kJ/mol，请写出表示 CH₃OH 燃烧热的热化学方程式：CH₃OH（g）+$\frac{3}{2}$O₂（g）=CO₂（g）+2H₂O（l）△H=-280.9kJ/mol．

Answer 1

分析 （1）加入催化剂，可降低反应的活化能；
（2）A．容器中压强恒定时，说明气体物质的量相等，反应已达平衡状态；
B．CO的起始浓度为1moL/L，体积为2L，则起始充入的CO为2mol；
C．增加CO浓度，平衡正向移动，氢气的转化率变大，而CO的转化率减小；
D．保持温度和密闭容器容积不变，再充入1molCO和 2molH₂，相当于给体系增大压强，平衡正向移动，所以再次达到平衡时$\frac{n（C{H}_{3}OH）}{c（CO）}$会增大；
（3）由图1可知，反应物的总能量大于生成物的总能量，则反应为放热反应，所以升高温度平衡向吸热反应方向移动；
（4）常用量热计来直接测定某一反应的反应热；
2CH₃OH（g）+3O₂（g）=2CO₂（g）+4H₂O（g）△H=-385.8kJ/mol ①，
H₂O（l）=H₂O（g）△H=+44kJ/mol②，
将方程式$\frac{1}{2}$①-2②得甲醇燃烧热化学方程式．

解答 解：（1）由图象可知b活化能较低，应加入催化剂，故答案为：使用了催化剂；
（2）A．容器中压强恒定时，说明气体物质的量相等，反应已达平衡状态，故正确；
B．CO的起始浓度为1moL/L，体积为2L，则起始充入的CO为2mol，故正确；
C．增加CO浓度，平衡正向移动，氢气的转化率变大，而CO的转化率减小，故错误；
D．保持温度和密闭容器容积不变，再充入1molCO和 2molH₂，相当于给体系增大压强，平衡正向移动，所以再次达到平衡时$\frac{n（C{H}_{3}OH）}{c（CO）}$会增大，故正确；
故选：C；
（3）由图1可知，反应物的总能量大于生成物的总能量，则反应为放热反应，所以升高温度平衡逆向移动，故答案为：左；
（4）常用量热计来直接测定某一反应的反应热；
2CH₃OH（g）+3O₂（g）=2CO₂（g）+4H₂O（g）△H=-385.8kJ/mol ①，
H₂O（l）=H₂O（g）△H=+44kJ/mol②，
将方程式$\frac{1}{2}$①-2②得甲醇燃烧热化学方程式为CH₃OH（g）+$\frac{3}{2}$O₂（g）=CO₂（g）+2H₂O（l）△H=-280.9kJ/mol，
故答案为：量热计；CH₃OH（g）+$\frac{3}{2}$O₂（g）=CO₂（g）+2H₂O（l）△H=-280.9kJ/mol．

点评 本题考查盖斯定律、平衡移动方向判断、反应速率计算等知识点，侧重考查学生分析计算能力，为高频考点，注意：增加可逆反应中某一反应物浓度，平衡正向移动但该物质的转化率反而降低，为易错点．