Question

【題目】甲醇是一種可再生能源，具有開發(fā)和應用的廣闊前景，工業(yè)上一般可采用如下反應來合成甲醇：2H2(g) + CO(g)CH3OH(g)

下表所列數(shù)據是該反應在不同溫度下的化學平衡常數(shù)(K)

溫度	250℃	300℃	350℃
K	2.041	0.270	0.012

（1）該反應的平衡常數(shù)表達式K=_____________，△H_________0(填“>”、“<”或“=”)。

（2）要提高CO的轉化率，可以采取的措施是_____________（填序號）。

a．升溫

b．加入催化劑

c．增加CO的濃度

d．恒容加入H2加壓

e．恒容加入惰性氣體加壓

f．分離出甲醇

（3）300℃時，將容器的容積壓縮到原來的1/2，在其他條件不變的情況下，對平衡體系產生的影響是_____（填字母）。

A．c（H2）減少B．正反應速率加快，逆反應速率減慢

C．CH3OH 的物質的量增加 D．重新平衡時c（H2）/ c（CH3OH）減小

（4）某溫度下，將2 mol CO和6 mol H2充入2 L的密閉容器中，充分反應10min后，達到平衡時測得c(CO)＝ 0.2 mol／L，則CO的轉化率為__________，此時的溫度為________。以CH3OH表示該過程的反應速率v(CH3OH)=_________mol /（L · min）。

Answer 1

【答案】 C(CH3OH)/C2(H2).C(CO) < df CD 80% 250°C 0.08

【解析】(1)該反應平衡常數(shù)K=；升高溫度平衡向吸熱反應方向移動，升高溫度平衡常數(shù)減小，說明平衡逆向移動，則△H＜0；
②a．正反應是放熱反應，升溫平衡逆向移動，則CO的轉化率降低，故a錯誤；b．加入催化劑只改變反應速率不影響平衡移動，CO的轉化率不變，故b錯誤；c．增加CO的濃度平衡正向移動，但CO的轉化率降低，故c錯誤；d．加入H2加壓平衡正向移動，CO的轉化率增大，故d正確；e．加入惰性氣體加壓，CO、氫氣和甲醇的濃度不變，平衡不移動，CO的轉化率不變，故e錯誤；f．分離出甲醇，平衡正向移動，CO的轉化率增大，故f正確；故答案為df；
③在其他條件不變的情況下，300℃時，將容器的容積壓縮到原來的，相當于增大壓強，正逆反應速率都增大，平衡正向移動；A．體積減小，平衡正向移動，但c(H2)增大量大于參加反應的增大濃度，所以平衡時氫氣濃度增大，故A錯誤；B．增大壓強，正逆反應速率都增大，故B錯誤；C．增大壓強平衡正向移動，則CH3OH的物質的量增加，故C正確；D．平衡正向移動，氫氣物質的量減小、甲醇物質的量增大，則重新平衡時c(H2)/c(CH3OH)減小，故D正確；故答案為CD；
④開始時，c(CO)==1mol/L，CO的轉化率=×100%=80%；平衡時c(CH3OH)=c(CO) (反應)=(1-0.2)mol/L=0.8mol/L，c(H2)=-2×(1-0.2)mol/L=1.4mol/L，根據平衡常數(shù)K===2.041，所以該溫度是250℃；
v(CO)==0.08mol/(L·min)，再根據同一可逆反應中同一段時間內各物質的反應速率之比等于其計量數(shù)之比得甲醇的反應速率為0.08mol/(L·min)。