Question

【題目】CO可用于合成甲醇，化學方程式為CO（g）＋2H2（g）CH3OH（g）。

（1） 圖1是反應CO（g）＋2H2（g）CH3OH（g）在不同溫度下CO的轉化率隨時間變化的曲線。

①該反應的焓變ΔH________0（填“>”“<”或“＝”）。

②T1和T2溫度下的平衡常數大小關系是K1________K2（填“>”、“<”或“＝”）。在T1溫度下，往體積為1 L的密閉容器中，充入1 mol CO和2 mol H2，經測得CO和CH3OH（g）的濃度隨時間變化如圖2所示。則該反應的平衡常數為______________。

③若容器容積不變，下列措施可增加CO轉化率的是________（填字母）。

a．升高溫度 b．將CH3OH（g）從體系中分離

c．使用合適的催化劑 d．充入He，使體系總壓強增大

（2） 在容積為1 L的恒容容器中，分別研究在230 ℃、250 ℃和270 ℃三種溫度下合成甲醇的規律。如圖3是上述三種溫度下H2和CO的起始組成比（起始時CO的物質的量均為1 mol）與CO平衡轉化率的關系，則曲線z對應的溫度是________℃；該溫度下上述反應的化學平衡常數為________。曲線上a、b、c點對應的化學平衡常數分別為K1、K2、K3，則K1、K2、K3的大小關系為________________________。

Answer 1

【答案】 < > 12 b 270 4 K1＝K2<K3

【解析】試題分析：本題考查化學平衡圖像的分析，化學平衡常數的計算以及溫度對化學平衡常數的影響，外界條件對化學平衡的影響。

（1）①由圖像可知，T2先出現拐點，則T2反應速率快，T2T1；T2平衡時CO轉化率小于T1平衡時CO轉化率，升高溫度平衡向逆反應方向移動，逆反應為吸熱反應，ΔH0。

②根據①的分析，溫度T2T1，正反應為放熱反應，溫度高平衡常數小，K1K2。

根據圖像，列出三段式，

CO（g）＋2H2（g）CH3OH（g）

c（起始）（mol/L） 1.00 2.00 0

c（轉化）（mol/L） 0.75 1.5 0.75

c（平衡）（mol/L） 0.25 0.5 0.75

該反應的平衡常數為=12。

③a項，升高溫度，平衡向逆反應方向移動，CO的轉化率減小；b項，將CH3OH（g）從體系中分離，平衡向正反應方向移動，CO的轉化率增大；c項，使用合適的催化劑，化學平衡不移動，CO的轉化率不變；d項，充入He，使體系總壓強增大，由于容器容積不變，各物質濃度不變，化學平衡不移動，CO的轉化率不變；答案選b。

（2）該反應的正反應是放熱反應，升高溫度平衡向逆反應方向移動，CO的轉化率減小。在橫坐標上任取一點作橫坐標的垂直線，可見CO的轉化率：xyz，則x、y、z對應的溫度依次為230℃、250℃、270℃，z曲線對應的溫度是270℃。由圖知該溫度下起始n(H2)/n(CO)=1.5（起始H2、CO物質的量分別為1.5mol、1mol），達到平衡時CO的轉化率為50%，用三段式

CO（g）＋2H2（g）CH3OH（g）

c（起始）（mol/L） 1 1.5 0

c（轉化）（mol/L） 150%=0.5 1 0.5

c（平衡）（mol/L） 0.5 0.5 0.5

該溫度下的化學平衡常數為=4。a、b點的溫度相同，則K1=K2，c點溫度低于a、b點，溫度升高平衡向逆反應方向移動，化學平衡常數減小，則K1=K2K3。