Question

【題目】甲醇是一種可再生能源，具有廣泛的開發和應用前景。工業上一般采用下列兩種反應合成甲醇。

反應Ⅰ：CO(g)+2H2(g) CH3OH(g)，△H1

反應Ⅱ：CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+ H2O(g)，△H2

下表所列數據是反應I在不同溫度下的化學平衡常數(K)：

溫度	250℃	300℃	350℃
K	2.0	0.27	0.012

（1）在一定條件下將2 molCO和6molH2充入2L的密閉容器中發生反應I，5min后測得c(CO)=0.4 mol／L，計算此段時間的反應速率(用H2表示)___________ mol／(L·min)。

（2）由表中數據判斷△H1_____0(填“>”、“<”或“=”)反應，C02(g)+H2(g)CO(g)+H20(g) △H3=____(用△H1和△H2表示)。

（3）若容器容積不變，下列措施可提高反應Ⅰ中CO轉化率的是_________(選字母)。

a．充入CO，使體系總壓強增大

b．將CH3OH(g)從體系中分離

e．充入He，使體系總壓強增大

d．使用高效催化劑

（4）寫出反應Ⅱ的化學平衡常數表達式：K=_________；保持恒溫恒容的條件下將反應Ⅱ的平衡體系各物質濃度均增加一倍，則化學平衡_________(填“正向”、“逆向”或“不”)移動，平衡常數K____(填“變大”、“變小”或“不變”)。

Answer 1

【答案】 0.24 ＜ △H2 - △H1 b C（CH3 OH）C（H2 O）/ C（C O2）C3（H2） 正向 不變

【解析】(1)、CO濃度變化量為2mol/2L0.4mol/L=0.6mol/L，故v(CO)=0.6mol/L÷5min=0.12mol/(Lmin)，速率之比等于化學計量數之比，故v(H2)=2v(CO)=2×0.12mol/(Lmin)=0.24mol/(Lmin)，故答案為：0.24。

(2)、由表中數據可知，隨溫度升高平衡常數K減小，說明溫度升高，平衡逆向進行，所以正向是放熱反應，即△H1<0。

反應Ⅰ：CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) △H1

反應Ⅱ：CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) △H2

根據蓋斯定律ⅡⅠ得到CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)，則△H3=△H2△H1，故答案為：＜；△H2△H1。

(3)、a.充入CO，使體系總壓強增大，平衡向正反應移動，但CO的轉化率降低，故a錯誤；b.將CH3OH(g)從體系中分離，平衡向正反應方向移動，CO轉化率增大，故b正確；

c.充入He，使體系總壓強增大，但各物質的濃度不變，平衡不移動，CO轉化率不變，故c錯誤；d.使用高效催化劑，平衡不移動，CO的轉化率不變，故d錯誤。故答案為：b。

(4)反應Ⅱ：CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)的平衡常數k= C（CH3 OH）C（H2 O）/ C（C O2）C3（H2），保持恒溫恒容，將反應Ⅱ的平衡體系中各物質濃度均增加一倍，相當于增大壓強，平衡向氣體體積減小的方向移動即正向移動；平衡常數僅與溫度有關，所以平衡常數K不變。故答案為：C（CH3 OH）C（H2 O）/ C（C O2）C3（H2）；正向；不變。