Question

工業上用CO生產燃料甲醇．一定條件下發生反應：CO（g ）+2H₂（g）?CH₃OH（g ）．圖1表示反應過程中能量的變化情況：圖2表示一定溫度下，在體積為2L的密閉容器中加入4mol H₂和一定量的CO后，CO和CH₃OH（g ）的濃度隨時間的變化情況．

請回答下列問題．
（1）在“圖1”中，曲線

b

（填“a”或“b”）表示使用了催化劑；該反應屬于

放熱

（填“吸熱”或“放熱”）反應．
（2）下列說法正確的是

ac

（填字母序號）．
a．起始充入的CO為2mol
b．增大CO的濃度，CO的轉化率增大
c．容器中壓強恒定時，說明反應已達平衡狀態
d．保持溫度和密閉容器的容積不變，再充入1mol CO和2mol H₂，再次達到平衡時n（CH₃OH）/n（CO）的值會變小
（3）從反應開始到達平衡，v（H₂）=

0.15

；該溫度下CO （g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）的化學平衡常數為

12

．若保持其他條件不變，將反應體系升溫，則該反應的化學平衡常數

減小

（填“增大”、“減小”或“不變”）．
（4）請在“圖3”中畫出平衡時甲醇的百分含量（縱坐標）隨溫度（橫坐標）的變化曲線，
要求畫出壓強不同的兩條曲線（在曲線上標出p₁、p₂，且p₁＜p₂）

．

Answer 1

分析：（1）根據圖中反應的活化能的大小來分析是否使用催化劑，利用反應前后的總能量來分析反應的能量變化；
（2）A、由圖2利用轉化的CO和平衡時CO的量來分析；
B、增加CO濃度，會促進氫氣的轉化，但本身的轉化率降低；
C、該反應為反應前后壓強不等的反應；
D、再充入1molCO和2molH₂，體積不變，則壓強增大，平衡正向移動；
（3）由圖2計算用CO表示的反應速率，再利用反應速率之比等于化學計量數之比來計算氫氣的反應速率，利用各物質平衡的濃度來計算化學平衡常數；根據溫度升高，平衡逆向移動，反應物的濃度增大，生成物的濃度減少，平衡常數減小；
（4）根據溫度和壓強對該反應的影響來分析．

解答：解：（1）由圖可知，曲線b降低了反應所需的活化能，則b使用了催化劑，又該反應中反應物的總能量大于生成物的總能量，則該反應為放熱反應，
故答案為：b；放熱；  
（2）a、由圖2可知生成0.75mol/LCH₃OH，則反應了0.75mol/LCO，平衡時有0.25mol/LCO，即CO的起始物質的量為（0.75mol/l+0.25mol/L）×2L=2mol，故A正確；
b、增加CO濃度，會促進氫氣的轉化，氫氣的轉化率增大，但CO的轉化率減小，故B錯誤；
c、該反應為反應前后壓強不等的反應，則壓強不變時，該反應達到平衡狀態，故C正確；
d、再充入1molCO和2molH₂，體積不變，則壓強增大，平衡正向移動，再次達到平衡時n（CH₃OH）/n（CO）會增大，故D錯誤；
故選：ac；
（3）由圖2可知，反應中減小的CO的濃度為1mol/L-0.25mol/L=0.75mol/L，10min時達到平衡，
則用CO表示的化學反應速率為

0.75mol/L

10min

=0.075mol?L^-1?min^-1，
因反應速率之比等于化學計量數之比，則v（H₂）=0.075mol?L^-1?min^-1×2=0.15mol?L^-1?min^-1；
                CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）
開始（mol/L）   1        2        0
轉化（mol/L）   0.75    1.5       0.75
平衡（mol/L）  0.25     0.5       0.75
則化學平衡常數K=

0.75

0.25×(0.5)2

=12；
因溫度升高，平衡逆向移動，反應物的濃度增大，生成物的濃度減少，平衡常數減小；
故答案為：0.15mol?L^-1?min^-1；12； 減小；
（4）CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）△H＜0，
則溫度越高，逆向反應進行的程度越大，甲醇的含量就越低，
壓強增大，反應正向進行的程度大，則甲醇的含量高，則圖象為
，
故答案為：．

點評：本題考查化學反應速率、化學平衡及能量變化，學生應注意圖象的利用來分析解決問題，圖象中的信息是解答本題的關鍵．