【题目】在钯基催化剂表面上，甲醇制氢的反应历程如图所示，其中吸附在钯催化剂表面上的物种用*标注。

（1）的△H=_____________kJ·mol－1；该历程中最大能垒(活化能)E正=____________kJ·mol－1，写出该步骤的化学方程式_________________。

（2）在一定温度下，CO和H2混合气体发生反应：，反应速率υ=υ正－υ逆=k正c(CO)·c2(H2)－k逆c(CH3OH)，k正、k逆分别为正、逆反应速率常数。达到平衡后，若加入高效催化剂，将___________(填“增大”、“减小”或“不变”)；若升高温度，将____________(填“增大”、“减小”或“不变”)。

（3）353K时，在刚性容器中充入CH3OH(g)，发生反应：。体系的总压强p随时间t的变化如表所示：

t/min

0

5

10

15

20

∞

p/kPa

101.2

107.4

112.6

116.4

118.6

121.2

①若升高反应温度至373K，则CH3OH(g)分解后体系压强p∞(373K)___________121.2kPa(填“大于”、“等于”或“小于”)，原因是________________________。

②353K时，该反应的平衡常数KP=__________(kPa)2(KP为以分压表示的平衡常数，计算结果保留1位小数)。

【答案】+97.9 179.6 CO*+4H*=CO*+2H2(g)或4H*=2H2(g) 不变 减小 大于 CH3OH(g)CO(g)+2H2(g)的正反应为气体体积增大的吸热反应，温度升高，平衡右移，气体物质的量增加，容器体积不变，总压强变大 43.9

【解析】

(1)根据△H=生成物总能量-反应物总能量分析判断，根据图像，反应历程中活化能最大的为CO+4H阶段；

(2)平衡时正逆反应速率相等，催化剂可加快反应速率，但不影响平衡移动；根据(1)中分析CH3OH(g)CO(g)+2H2(g)的正反应为吸热反应，则CO(g)+2H2(g) CH3OH(g)的正反应为放热反应，升高温度平衡逆向移动；

(3)①反应CH3OH(g)CO(g)+2H2(g)的正反应为气体体积增大的吸热反应，根据外界条件对该平衡体系的影响分析判断；

②根据相同条件下，物质的量之比等于压强之比，结合三段式计算解答。

(1)根据图像显示，甲醇的相对能量为0，生成物相对能量为97.9 kJ·mol－1，根据△H=生成物总能量-反应物总能量，则的△H=+97.9kJ·mol－1；根据图像可以看出，CO+4H= CO+2H2(g)(或4H*=2H2(g))反应历程中活化能E正最大为113.9kJ/mol-(-65.7kJ/mol)=179.6 kJ·mol－1；

(2)平衡时正逆反应速率相等，即υ正= υ逆，则=1，反应速率υ=υ正－υ逆=k正c(CO)·c2(H2)－k逆c(CH3OH)=0，则该反应的平衡常数K==，催化剂可加快反应速率，但不影响平衡移动，正逆反应速率仍相等则不变；根据(1)中分析CH3OH(g)CO(g)+2H2(g)的正反应为吸热反应，则CO(g)+2H2(g) CH3OH(g)的正反应为放热反应，升高温度反应逆向移动，平衡常数K减小，则将减小；

(3)①反应CH3OH(g)CO(g)+2H2(g)的正反应为气体体积增大的吸热反应，温度升高，平衡右移，气体物质的量增加，容器体积不变，总压强变大，则升高反应温度至373K，则CH3OH(g)分解后体系压强p∞(373K)大于121.2kPa；

②353K时，初始时平衡体系总压强为101.2 kPa，平衡时体系总压强为121.2kPa，设初始投入CH3OH(g)为1mol，平衡时消耗CH3OH(g)的物质的量为x，列“三段式”：

根据相同条件下，物质的量之比等于压强之比，则，解得x=mol，则平衡时，H2的物质的量为mol，CH3OH的物质的量为()mol，CO的物质的量为mol，平衡时的总物质的量为mol，该反应的平衡常数KP==43.9(kPa)2。

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