Question

【題目】工業上一般在恒容密閉容器中采用下列反應合成甲醇：CO(g)+2H2(g) CH3OH(g) △H

（1）下表所列數據是反應在不同溫度下的化學平衡常數（K）

溫度/0C	270	300	350
K	2.041	0.270	0.012

①由表中數據判斷該反應的△H_______0（填“>”“=”或“<”）

②某溫度下，將2 molCO和6 mol H2充入2L的密閉容器中，充分反應后，達到平衡時測得c(CO)=0.2mol·L-1,則CO的轉化率為___________，此時的溫度為___________。

（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.加入H2加壓

e.加入惰性氣體加壓 f.分離出甲醇

（3）3000C時，在2L的密閉容器中充入2 mol CO，2mol CH3OH，6mol H2，則此時正__逆（填“>”“<”“=” ）

（4）尋找合適的催化劑來改善上述合成甲醇的條件一直是研究課題的重點。現分別對X、Y、Z三種催化劑進行如下實驗（其他條件均相同）：

①X在T10C時催化效率最高，能使正反應速率加快約3×105倍；

②Y在T20C時催化效率最高，能使正反應速率加快約3×105倍；

③Z在T30C時催化效率最高，能使正反應速率加快約3×106倍；

已知：T1>T2>T3，根據上述信息，寫出你認為在生產中應該選擇的適宜催化劑并簡述理由：_________。

Answer 1

【答案】 ＜ 80% 270℃ df ＞ 選Z，溫度要求低，反應速率快

【解析】（1）①升高溫度，平衡向吸熱方向移動，根據表中數據可知溫度越高，化學平衡常數越小，說明平衡向逆反應方向移動，所以正反應是放熱反應，即△H＜0；②平衡時一氧化碳的物質的量=0.2mol/L×2L=0.4mol，轉化率= n(CO)(反應)/ n(CO)(反應開始)×100%=(10.4)mol/2mol×100%=80%。

CO(g)+2H2(g) CH3OH(g)

起始濃度(mol/L) 1 3 0

轉化濃度(mol/L) 0.8 1.6 0.8

平衡濃度(mol/L) 0.2 1.4 0.8

平衡常數K=0.8 / (0.2×1.42) =2.04，所以溫度是270℃。

（2）a．該反應是放熱反應，升高溫度平衡向逆反應方向移動，a錯誤；b．催化劑對平衡移動無影響，b錯誤；c．增加CO的濃度，平衡向正反應方向移動，但CO的轉化率降低，c錯誤；d．加入H2，平衡向正反應方向移動，一氧化碳的轉化率增大，d正確；e．加入惰性氣體加壓，參加反應的氣體壓強不變，平衡不移動，e錯誤；f．分離出甲醇，平衡向正反應方向移動，一氧化碳的轉化率增大，f正確；答案選df；（3）因為T1＞T2＞T3，所以溫度越低平衡常數越大，反應物轉化率越大，又催化劑同等程度加快反應速率，所以既能在低溫下作用又能加快反應速率的催化劑最好選用Z。