Question

【題目】工業上在合成塔中采用下列反應合成甲醇:

CO(g)+2H2(g) CH3OH(g) △H=Q kJ/mol

(1) 下表所列數據是該可逆反應在不同溫度下的化學平衡常數(K)

溫度	250℃	300℃	350℃
K	2．041	0．270	0．012

①由表中數據判△H__________0(填“>”、“<”或“=” )，該反應在________（填“較高”或“較低”）溫度下有利于自發進行。

②某溫度下，將2mo1CO和6mo1H2充入2L的密閉容器中，充分反應后，達到平衡測得c(CO)=0. 2mo1/L，此時對應的溫度為________;CO的轉化率為_________。

(2) 要提高CO的轉化率且提高反應速率，可以采取的措施是__________(填字母序號)。

a、升溫 b、加入催化劑 c、增加CO的濃度

d、通入H2加壓 e、通入惰性氣體加壓 f、分離出甲醇

(3) 已知一定條件下，CO與H2在催化劑的作用下生成5molCH3OH時，能量的變化為454 kJ。在該條件下，向容積相同的3個密閉容器中，按照甲、乙、丙三種不同的投料方式加入反應物，測得反應達到平衡時的有關數據如下:

容器		甲	乙	丙
反應物投入量		1molCO 2molH2	1molCH3OH	2molCH3OH
平衡 時數 據	CH3OH的濃度（mol·L-1）	c1	c2	c3
	反應吸收或放出的能量（KJ）	a	b	c
	體系壓強（Pa）	P1	P2	P3
	反應物轉化率	α1	α2	α3

下列說法正確的是_________________________

A 、2c1>c3 B、a+b<90. 8 C、2P2< P3 D、 α1 +α3<1

Answer 1

【答案】 < 較低 250℃ 80% d D

【解析】（1）考查勒夏特列原理、化學反應進行方向、化學平衡的計算，①根據表中數據，隨著溫度的升高，化學平衡常數減小，即升高溫度，平衡向逆反應方向移動，正反應是放熱反應，即△H<0，△G=△H－T△S，根據反應方程式，△S<0，要向自發進行，△G<0，即低溫下自發進行；②CO(g)+2H2(g) CH3OH(g)

起始濃度： 1 3 0

變化濃度： 0.8 1.6 0.8

變化濃度：0.2 1.4 0.8 根據化學平衡常數，K= =2.041，因此此時的溫度是250℃；CO的轉化率為0.8/1×100%=80%；（2）考查影響化學反應速率的因素和影響化學平衡移動的因素，a、此反應是放熱反應，升高溫度，平衡向逆反應方向移動，CO的轉化率降低，故a錯誤；b、加入催化劑，加快反應速率，但對平衡無影響，故b錯誤；c、增加CO的濃度雖然化學反應速率加快，平衡向正反應方向移動，但CO的轉化率降低，故c錯誤；d、通入氫氣，反應物濃度增加，反應速率加快，平衡向正反應方向進行，CO的轉化率增大，故d正確；e、通入惰性氣體，雖然壓強增大，但恒容狀態下，組分濃度不變，化學反應速率不變，平衡不移動，故e錯誤；f、分離出甲醇，平衡向正反應方向移動，CO的轉化率增大，但反應速率沒有增大，故f錯誤；（3）本題考查等效平衡，A、依據等效平衡的規律，恒溫恒容狀態下，反應前后氣體系數之和不相等，轉化到同一半邊，投入量與原平衡投入量相等，即為等效平衡，甲和乙互為等效平衡，即c1=c2，丙可以看作是乙的基礎上再加入1molCH3OH，假設平衡不移動，則2c2=c3，再通入1molCH3OH，相當于在原來的基礎上增大壓強，甲醇的濃度增大， c3>2c2，即c3>2c1，故A錯誤；B、因為甲和乙為等效平衡，則有a＋b=454/5kJ=90.8kJ，故B錯誤；C、假設平衡不移動，則2P2=P3，當再通入CH3OH，相當于在原來的基礎上增大壓強，平衡向正反應方向移動，氣體物質的量減小，即2P2>P3，故C錯誤；D、甲和乙為等效平衡，則有α1＋α2=1，當再通入CH3OH，相當于在原來的基礎上增大壓強，平衡向正反應方向移動，甲醇的轉化率降低，即α3<α2，因此有α1＋α3<1，故D正確。