Question

【題目】工業(yè)上一般以CO和H2為原料合成甲醇，該反應的熱化學方程式為：CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) △H

（1）該反應的ΔH___0（填“＞”、“＜”或“=”）。

（2）若將等物質(zhì)的量的CO和H2混合氣體充入恒溫恒容密閉容器中進行上述反應，下列事實能說明此反應已達到平衡狀態(tài)的是___。

A.容器內(nèi)氣體密度保持不變

B.混合氣體的平均相對分子質(zhì)量不變

C.生成CH3OH的速率與生成H2的速率相等

D.CO的體積分數(shù)保持不變

（3）當按投料比=2，分別在P1、P2、P3壓強下，測得不同溫度下平衡時CO的平衡轉化率如圖1。

520K時，投料比=2(總物質(zhì)的量為3mol)，維持反應過程中壓強P3不變，達到平衡時測得容器體積為0.1L，則平衡常數(shù)K=___。

若H2和CO的物質(zhì)的量之比為n∶1（維持反應過程中壓強P3不變），相應平衡體系中CH3OH的物質(zhì)的量分數(shù)為x，請在圖2中繪制x隨n變化的示意圖___。

（4）甲醇合成甲醚的反應為：

Ⅰ.2CH3OH(g)CH3OCH3(g)+H2O(g)(主反應)

Ⅱ.2CH3OH(g)C2H4(g)+2H2O(g)(副反應)

反應過程中的能量變化如圖3所示。

①在一定溫度下，在恒容容器中進行合成甲醚的反應，測得CH3OCH3含量隨著時間的推移，先增大后減小，請結合碰撞理論說明原因：___。

②在不改變溫度的前提下，說出其中一個能增大CH3OCH3選擇性的措施：___。

Answer 1

【答案】< BD 0.25 反應Ⅰ的活化能小于反應Ⅱ的活化能，相同條件下反應Ⅰ的反應速率大于反應Ⅱ速率，故所以一開始CH3OCH3含量顯著上升。后隨著反應Ⅱ的進行，CH3OH濃度減小，H2O(g)濃度變大，促使反應Ⅰ平衡左移，CH3OCH3含量又有所下降 增大P

【解析】

根據(jù)化學反應類型判斷反應熱的大�。桓鶕�(jù)平衡時各組分含量不變和正逆反應速率相同判斷反應是否達平衡狀態(tài)；根據(jù)平衡轉化率計算化學平衡常數(shù)；根據(jù)碰撞理論分析物質(zhì)含量變化的原因；根據(jù)影響化學平衡的因素確定合適的物質(zhì)轉化條件，據(jù)此分析。

(1)一氧化碳和氫氣反應生成甲醇的反應是化合反應，大多數(shù)的化合反應吸熱，故該反應為吸熱反應，ΔH < 0；

(2)A選項，該反應為一個恒容的反應，反應過程中氣體總質(zhì)量不變，氣體總體積不變，故混合氣體的密度恒不變，A錯誤；

B選項，混合氣體的平均相對分子質(zhì)量等于混合氣體的質(zhì)量除以混合氣體的總物質(zhì)的量，隨著反應的不斷進行，混合氣體的總物質(zhì)的量不斷減小，當反應達平衡時，混合氣體的總物質(zhì)的量不再發(fā)生變化，混合氣體的平均相對分子質(zhì)量也不再發(fā)生變化，故可以判斷反應達平衡狀態(tài)，B正確；

C選項，甲醇的生成速率與氫氣的生成速率相等，但不等于化學計量數(shù)的比，故不能判斷反應達平衡，C錯誤；

D選項，隨著反應的不斷進行，CO的體積分數(shù)不斷減小，當反應達平衡時，CO的體積分數(shù)不再發(fā)生變化，故可以判斷反應達平衡，D正確；

故選擇BD；

(3)520K、P3壓強下，CO的轉化率為80%，當投料比=2且總物質(zhì)的量為3mol時，n(H2)=2mol，n(CO)=1mol，則平衡時c(H2)=4mol/L，c(CO)=2mol/L，c(CH3OH)=8mol/L，該溫度下的平衡常數(shù)K===0.25；達到平衡時CH3OH的物質(zhì)的量分數(shù)為

=0.57，當n值大于或小于2時，甲醇的物質(zhì)的量分數(shù)均減小，故正確的圖像為：

(5)①在一定溫度下，在恒容容器中進行合成甲醚的反應，測得CH3OCH3含量隨著時間的推移，先增大后減小，是因為反應Ⅰ的活化能小于反應Ⅱ的活化能，相同條件下反應Ⅰ的反應速率大于反應Ⅱ速率，故所以一開始CH3OCH3含量顯著上升。后隨著反應Ⅱ的進行，CH3OH濃度減小，H2O(g)濃度變大，促使反應Ⅰ平衡左移，CH3OCH3含量又有所下降；

②在不改變溫度的前提下，能夠增大CH3OCH3的選擇性可以通過增大壓強等方法。