Question

甲醇被稱為2l世紀的新型燃料，工業上通過下列反應I和II，用CH₄和H₂O為原料來制備甲醇：
CH₄(g)+H₂O(g)  CO(g)+3H₂ (g)……I   CO(g)+2H₂(g) CH₃OH(g) ……II。
（1）將1.0 mol CH₄和2.0 mol H₂O(g)通入容積為100L反應室，在一定條件下發生反應I，CH₄的平衡轉化率與溫度、壓強的關系如圖。

①已知100℃時達到平衡所需的時間為5min，則用H₂表示的平均反應速率為____________________。
②圖中的P₁_________P₂（填“<”、“>”或“=”），100℃時平衡常數的值為__________ 。
（2）在壓強為0.1 MPa條件下， 將a mol CO與 3a mol H₂的混合氣體在催化劑作用下，自發反應Ⅱ，生成甲醇。
③該反應的△H ____ 0；若容器容積不變，下列措施可增加甲醇產率的是________。

A．升高溫度	B．將CH3OH(g)從體系中分離
C．充入He，使體系總壓強增大	D．再充入1mol CO和3mol H2

④為了尋找合成甲醇的溫度和壓強的適宜條件，某同學設計三組實驗，部分實驗條件已經填在下面實驗設計表中。

實驗編號	T(℃)	N(CO)/n(H2)	P（Mpa）
i	150	1/3	0.1
ii			5
iii	350		5

 
a．請在上表空格中填入剩余的實驗條件數據。
b．根據反應II的特點，在給出的坐標圖中，畫出在5MPa條件下CO的轉化率隨溫度變化的趨勢曲線示意圖，并標明壓強。

Answer 1

（1）①0.003mol/（L·min）（2分）   ②<（2分）2.25×10^-4（3分）  ^­
（2）③<（2分） BD（2分）   ④a．（見下表，3分）   b．（見下圖，2分）

實驗編號	T（℃）	n（CO）/n（H2）	P（Mpa）
i	150	1/3	0.1
ii	150	1/3	5
iii	350	1/3	5

 

試題分析：⑴①0.003mol/（L·min）   ②<2.25×10^-4    ⑵③反應Ⅱ為熵減的反應，要自發反應必須為放熱反應，故△H < 0,若容器容積不變，可增加甲醇產率的措施有BD。④a通過“控制變量法”探究外界條件對化學平衡的影響，探究的前提只能是改變一個條件，而其它條件不變，由此可得：Ⅱ中溫度為150℃，n （CO）/n（H₂）=1/3，Ⅲ中n （CO）/n（H₂）為1/3；