Question

【題目】甲醇是一種可再生能源，具有廣泛的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用前景。工業(yè)上一般采用下列兩種反應(yīng)合成甲醇。

反應(yīng)Ⅰ：CO(g)+2H2(g) CH3OH(g)，△H1

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

下表所列數(shù)據(jù)是反應(yīng)I在不同溫度下的化學(xué)平衡常數(shù)(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(fā)生反應(yīng)I，5min后測(cè)得c(CO)=0.4 mol／L，計(jì)算此段時(shí)間的反應(yīng)速率(用H2表示)___________ mol／(L·min)。

（2）由表中數(shù)據(jù)判斷△H1_____0(填“>”、“<”或“=”)反應(yīng)，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(yīng)Ⅰ中CO轉(zhuǎn)化率的是_________(選字母)。

a．充入CO，使體系總壓強(qiáng)增大

b．將CH3OH(g)從體系中分離

e．充入He，使體系總壓強(qiáng)增大

d．使用高效催化劑

（4）寫(xiě)出反應(yīng)Ⅱ的化學(xué)平衡常數(shù)表達(dá)式：K=_________；保持恒溫恒容的條件下將反應(yīng)Ⅱ的平衡體系各物質(zhì)濃度均增加一倍，則化學(xué)平衡_________(填“正向”、“逆向”或“不”)移動(dòng)，平衡常數(shù)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(xué)計(jì)量數(shù)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(shù)據(jù)可知，隨溫度升高平衡常數(shù)K減小，說(shuō)明溫度升高，平衡逆向進(jìn)行，所以正向是放熱反應(yīng)，即△H1<0。

反應(yīng)Ⅰ：CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) △H1

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

根據(jù)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(qiáng)增大，平衡向正反應(yīng)移動(dòng)，但CO的轉(zhuǎn)化率降低，故a錯(cuò)誤；b.將CH3OH(g)從體系中分離，平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，CO轉(zhuǎn)化率增大，故b正確；

c.充入He，使體系總壓強(qiáng)增大，但各物質(zhì)的濃度不變，平衡不移動(dòng)，CO轉(zhuǎn)化率不變，故c錯(cuò)誤；d.使用高效催化劑，平衡不移動(dòng)，CO的轉(zhuǎn)化率不變，故d錯(cuò)誤。故答案為：b。

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