Question

5．甲醇是一種可再生能源，在日常生活中有著廣泛的應(yīng)用．工業(yè)上用CO生產(chǎn)燃料甲醇．一定條件下，在體積為3L的密閉容器中，一氧化碳與氫氣反應(yīng)生成甲醇（催化劑為Cu₂O/ZnO）：CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g），圖1表示反應(yīng)中能量的變化；圖二表示一定溫度下反應(yīng)過程：

根據(jù)題意完成下列各題：
（1）圖一表示使用和未使用催化劑時(shí)反應(yīng)過程和能量的對(duì)應(yīng)關(guān)系．下列有關(guān)催化劑的說法不正確是A
A．降低分子的能量             B．增加了活化分子數(shù)
C．提高了活化分子百分?jǐn)?shù)       D．增加了單位體積內(nèi)的活化分子數(shù)
（2）反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)，平衡常數(shù)表達(dá)式K=$\frac{{c（C{H_3}OH）}}{{c（CO）•{{\{c（{H_2}）\}}^2}}}$，升高溫度，K值減�。ㄌ睢霸龃蟆�、“減小”或“不變”）．
（3）在500℃，從反應(yīng)開始到平衡，氫氣的平均反應(yīng)速率v （H₂）=$\frac{2n（B）}{3t（B）}$mol•（L•min）^-1[用n（B）、t（B） 表示]．
（4）在其他條件不變的情況下，對(duì)處于E點(diǎn)的體系將體積壓縮到原來的1/2，下列有關(guān)該體系的說法正確的是b c
a．氫氣的濃度減少        b．正反應(yīng)速率加快，逆反應(yīng)速率也加快
c．甲醇的物質(zhì)的量增加    d．重新平衡時(shí)$\frac{n（{H}_{2}）}{n（C{H}_{3}OH）}$增大
（5）在T₂℃下，將2molCO和6molH₂充入2L的密閉容器中，達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)，測(cè)得c（CO）=0.2mol•L^-1，則CO的轉(zhuǎn)化率為80%．

Answer 1

分析 （1）使用催化劑通過改變反應(yīng)的歷程，降低反應(yīng)的活化能，增加了活化分子數(shù)目及其百分含量而加快反應(yīng)速率；
（2）根據(jù)方程式和K的含義書寫；根據(jù)溫度對(duì)平衡的影響，判斷K的變化；
（3）根據(jù)圖中甲醇的變化量，求出氫氣的變化量，再根據(jù)v（H₂）=$\frac{△c}{t}$計(jì)算；
（4）在其他條件不變的情況下，對(duì)處于E點(diǎn)的體系體積壓縮到原來的$\frac{1}{2}$，則壓強(qiáng)增大，正逆反應(yīng)速率都增大，平衡向正向移動(dòng)，甲醇的物質(zhì)的量增多，氫氣的物質(zhì)的量減小，但由于體積減小，平衡時(shí)氫氣的濃度反而增大，根據(jù)濃度比值等于物質(zhì)的量比值；
（5）根據(jù)起始量和平衡量計(jì)算轉(zhuǎn)化率；

解答 解：（1）使用催化劑通過改變反應(yīng)的歷程，降低反應(yīng)的活化能，增加了活化分子數(shù)目及其百分含量而加快反應(yīng)速率；
故選：A；
（2）已知CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g），則K=$\frac{{c（C{H_3}OH）}}{{c（CO）•{{\{c（{H_2}）\}}^2}}}$，500℃時(shí)甲醇的物質(zhì)的量小，所以升高溫度，平衡逆移，所以K減小，
故答案為：$\frac{{c（C{H_3}OH）}}{{c（CO）•{{\{c（{H_2}）\}}^2}}}$，減小；
（3）在500℃，平衡時(shí)圖中甲醇的變化量為n_B，所以反應(yīng)消耗的氫氣的量為：2n_B，則v（H₂）=$\frac{△c}{t}$=$\frac{2n（B）}{3t（B）}$mol•（L•min）^-1，
故答案為：$\frac{2n（B）}{3t（B）}$mol•（L•min）^-1；
（4）在其他條件不變的情況下，對(duì)處于E點(diǎn)的體系體積壓縮到原來的$\frac{1}{2}$，則壓強(qiáng)增大，正逆反應(yīng)速率都增大，平衡向正向移動(dòng)，甲醇的物質(zhì)的量增多，氫氣的物質(zhì)的量減小，但由于體積減小，平衡時(shí)氫氣的濃度反而增大，根據(jù)濃度比值等于物質(zhì)的量比值，則有重新平衡時(shí)$\frac{n（{H}_{2}）}{n（C{H}_{3}OH）}$減小，即bc正確，
故答案為：b c；
（5）可知，反應(yīng)中減小的CO的濃度為1mol/L-0.25mol/L=0.75mol/L，10min時(shí)達(dá)到平衡，
依據(jù)方程式：
   CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）
開始 1mol/L    3mol/L      0
轉(zhuǎn)化 0.8mol/L 1.6mol/L 0.8mol/L
平衡 0.2mol/L 1.4mol/L 0.8mol/L
CO的轉(zhuǎn)化率為$\frac{0.8mol/L}{1mol/L}$×100%=80%，故答案為：80%．

點(diǎn)評(píng) 本題考查化學(xué)平衡移動(dòng)及其計(jì)算，題目難度中等，本題注意外界條件對(duì)平衡移動(dòng)的影響．