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;

    (2)当△G=△H-T•△S<0时,反应能自发进行,据此判断;

    (3)A、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;

    C、该反应为反应前后气体的物质的量不同,质量守恒;

    D、再充入1molCO和2molH2,体积不变,则压强增大,平衡正向移动;

    (4)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;通过计算比较Qc与K的大小关系来判断反应方向;

    (5)根据温度和压强对该反应的影响来分析;

    (6)根据盖斯定律结合已知热化学方程式来构建目标方程式来解答.

    (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;

    故答案为:b;

    (2)当△G=△H-T•△S<0时,反应能自发进行,已知CO(g)+2H2(g)⇌CH3OH(g)该反应为熵减小的反应,即△S<0,且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,即△H<0,若要△H-T•△S<0,则必须在高温条件下;

    故答案为:A;

    (3)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错误;

    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、该反应为反应前后气体的物质的量不同,质量守恒,所以气体平均相对分子质量逐渐增大,当气体平均相对分子质量保持不变时,反应已达平衡状态,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;

    故答案为:C;

    (4)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:1mol/L 2mol/L 0

    转化:0.75mol/L 1.5mol/L 0.75mol/L

    平衡:0.25mol/L 0.5mol/L 0.75mol/L

    则化学平衡常数K=

    c(CH3OH)

    c(CO)•c2(H2)=[0.75mol/L

    0.25mol/L×(0.5mol/L )2=12 L2•mol-2

    若体积保持不变再加入0.5mol CO和1mol CH3OH,则Qc=

    c(CH3OH)

    c(CO)•c2(H2)=

    0.75+0.5

    (0.25+0.25)×0.52=10<K,反应未达到平衡状态,则反应向正反应方向进行;

    故答案为:0.15mol•L-1•min-1;12 L2•mol-2;正反应;

    (5)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)32g的CH3OH(g)的物质的量为1mol,

    已知:CH3OH(g)+

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

    H2O(l)=H2O(g)△H=+44kJ/mol ②

    根据盖斯定律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: 物质的量或浓度随时间的变化曲线;反应热和焓变;热化学方程式;化学平衡的影响因素.

    考点点评: 本题考查化学反应速率、化学平衡及能量变化等,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,题目综合性强,难度中等.