Question

18．甲醇被稱為2l世紀的新型燃料，工業(yè)上通過下列反應①②，用CH₄和H₂O為原料來制備甲醇．
①CH₄（g）+H₂O（g）?CO（g）+3H₂（g）△H₁   
②CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）△H₂
將0.20mol CH₄（g）和0.30mol H₂O（g）通入容積為10L的密閉容器中，在一定條件下發(fā)生反應①，達到平衡時，CH₄的轉化率與溫度、壓強的關系如圖．
（1）溫度不變，縮小體積，增大壓強，①的反應速率增大（填“增大”、“減小”或“不變”），
平衡向逆反應（填“正反應”或“逆反應”）方向移動．
（2）溫度升高，反應①的△H₁＞0（填“＜”、“=”或“＞”），其平衡常數表達式為K=$\frac{c（CO）•{c}^{3}（{H}_{2}）}{c（C{H}_{4}）•c（{H}_{2}O）}$，100℃時平衡常數的數值是1.35×10^-3．

Answer 1

分析 （1）溫度不變，縮小體積增大壓強，反應速率增大，平衡向氣體體積減小的方向移動；
（2）采取控制變量法分析，由圖可知壓強相同時，到達平衡時，溫度越高CH₄的轉化率越大，升高溫度平衡向正反應移動；
化學平衡常數等于生成物濃度的化學計量數次冪的乘積除以各反應物濃度的化學計量數次冪的乘積所得的比值；
利用三段法計算出100℃時各物質的平衡濃度，帶入平衡常數表達式計算．

解答 解：（1）溫度不變，縮小體積增大壓強，反應速率增大，平衡向氣體體積減小的方向移動，即反應①向逆反應方向移動，
故答案為：增大；逆反應；
（2）采取控制變量法分析，由圖可知壓強相同時，到達平衡時，溫度越高CH₄的轉化率越大，升高溫度平衡向正反應移動，故正反應為吸熱反應，即△H＞0；
CH₄（g）+H₂O（g）?CO（g）+3H₂（g）的K=$\frac{c（CO）•{c}^{3}（{H}_{2}）}{c（C{H}_{4}）•c（{H}_{2}O）}$；
              CH₄（g）+H₂O（g）?CO（g）+3H₂（g）
起始（mol）：0.20    0.30       0        0
轉化（mol）：0.10    0.10      0.10     0.30
平衡（mol）：0.10    0.20      0.10     0.30
平衡（mol/L）：0.01   0.02      0.01     0.03
100℃時，K=$\frac{c（CO）•{c}^{3}（{H}_{2}）}{c（C{H}_{4}）•c（{H}_{2}O）}$=$\frac{0.01×0.0{3}^{3}}{0.01×0.02}$=1.35×10^-3，
故答案為：＞；$\frac{c（CO）•{c}^{3}（{H}_{2}）}{c（C{H}_{4}）•c（{H}_{2}O）}$；1.35×10^-3．

點評 本題考查化學平衡圖象、反應速率計算、化學平衡常數的有關計算、化學平衡的影響因素等，為高頻考點，難度中等，平時學習中要加強計算能力的培養(yǎng)．