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表示反应中能量的变化;图2

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  • 解题思路:(1)根据图中反应的活化能的大小来分析是否使用催化剂;根据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

    (5)根据盖斯定律来解答;

    (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[0.75mol/L/10min]=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=[0.75

    0.25×0.5 2=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:

    (5)CH3OH(g)+

    3/2]O2(g)=CO2(g)+2H2O(g)△H=-192.9kJ/mol ①

    H2O(l)=H2O(g)△H=+44kJ/mol ②

    ①-②×2得:CH3OH(g)+[3/2]O2(g)=CO2(g)+2H2O(l)△H=-280.9kJ/mol,

    故答案为:CH3OH(g)+[3/2]O2(g)=CO2(g)+2H2O(l)△H=-280.9kJ/mol,

    点评:

    本题考点: 化学平衡常数的含义;吸热反应和放热反应;热化学方程式;催化剂的作用;物质的量或浓度随时间的变化曲线.

    考点点评: 本题考查化学反应速率、化学平衡常数、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.