Question

【題目】煤化工是以煤為原料，經過化學加工使煤轉化為氣體、液體、固體燃料以及各種化工產品的工業過程。

I．將水蒸氣通過紅熱的炭即可產生水煤氣。反應為：C(s)＋H2O(g)CO(g)＋H2(g)

（1）能使化學反應速率加快的措施有________(填序號)。

①升高反應溫度②增加C的物質的量③密閉定容容器中充入CO(g)

II．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 圖2

（2）圖1是表示一定溫度下，在體積為2L的密閉容器中加入4molH2和一定量的CO后，CO和CH3OH（g）的濃度隨時間變化情況。從反應開始到平衡，用H2濃度變化表示平均反應速率v（H2）=__________________；

（3）圖2表示該反應進行過程中能量的變化。曲線a表示不使用催化劑時反應的能量變化，曲線b表示使用催化劑后的能量變化。請結合圖像解釋催化劑加快化學反應速率的原因_______________________________，該反應消耗1molCO時，______（填“放出”或“吸收”）__________KJ熱量。

Answer 1

【答案】①③ 0.15molL﹣1min﹣1 催化劑與反應物分子形成中間態，極大降低了反應活化能 放出 91

【解析】

（1）從影響反應速率的因素分析；

（2）根據v=△c/△t進行計算；

（3）催化劑加快化學反應速率的原因是催化劑與反應物分子形成中間態，極大降低了反應活化能；利用反應前后的總能量來分析反應的能量變化。

（1）C(s)＋H2O(g)CO(g)＋H2(g)

①升高反應溫度，可增大活化分子百分數，反應速率增大，故①正確；

②C為固體，增加C的物質的量，反應物的濃度不變，則反應速率不變，故②錯誤；

③密閉定容容器中充入CO(g)，氣體濃度增大，增大反應物濃度，則反應速率增大，故③正確。

故答案為：①③。

（2）由圖1可知，CO濃度變化量為1.00mol/L-0.25mol/L=0.75mol/L，△t=10min，則v（CO）=0.75mol/L÷10min=0.075mol/（L·min），根據CO（g）+2H2（g）CH3OH（g），化學反應速率之比等于化學計量數之比，則v（H2）=2v（CO）=2×0.075mol/（L·min）=0.15 mol/（L·min），故答案為：0.15 mol/（L·min）。

（3）催化劑加快化學反應速率的原因是催化劑與反應物分子形成中間態，極大降低了反應活化能；由圖2可知，該反應中反應物的總能量大于生成物的總能量，故該反應為放熱反應，反應物為1molCO（g）和2molH2（g），生成物為1molCH3OH（g），△H=419kJ/mol-510kJ/mol=-91kJ/mol，所以當反應消耗1molCO時，放出91kJ的熱量，故答案為：催化劑與反應物分子形成中間態，極大降低了反應活化能；放出；91。