Question

【題目】Ⅰ.工業(yè)上可用CO或CO2來生產(chǎn)燃料甲醇。已知甲醇制備的有關(guān)化學(xué)反應(yīng)以及在不同溫度下的化學(xué)反應(yīng)平衡常數(shù)如表所示：

（1）據(jù)反應(yīng)①與②可推導(dǎo)出K1、K2與K3之間的關(guān)系，則K3＝_______（用K1、K2表示）。

（2）500 ℃時(shí)測(cè)得反應(yīng)③在某時(shí)刻，H2（g）、CO2（g）、CH3OH（g）、H2O（g）的濃度（mol·L－1）分別為0.8、0.1、0.3、0.15，則此時(shí)v正________v逆（填“>”、“＝”或“<”）。

Ⅱ.利用CO和H2可以合成甲醇，反應(yīng)原理為CO（g）＋2H2（g）CH3OH（g）。一定條件下，在容積為V L的密閉容器中充入a mol CO與2a mol H2合成甲醇，平衡轉(zhuǎn)化率與溫度、壓強(qiáng)的關(guān)系如下圖所示。

（1）p1___p2（填“>”、“<”或“＝”），理由是_______________。

（2）該甲醇合成反應(yīng)在A點(diǎn)的平衡常數(shù)K＝_________（用a和V表示）。

（3）該反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)，反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率的關(guān)系是CO_____H2（填“>”、“<”或“＝”）。

（4）下列措施中能夠同時(shí)滿足增大反應(yīng)速率和提高CO轉(zhuǎn)化率的是________（填字母）。

A．使用高效催化劑 B．降低反應(yīng)溫度

C．增大體系壓強(qiáng) D．不斷將CH3OH從反應(yīng)混合物中分離出來

Answer 1

【答案】K1K2 > < 相同溫度下，P1壓強(qiáng)下CO的轉(zhuǎn)化率比P2壓強(qiáng)下CO的轉(zhuǎn)化率低 ＝ C

【解析】

Ⅰ.（1）根據(jù)蓋斯定律，將方程式②+①得方程式③，則平衡常數(shù)K3= K1K2；

（2）結(jié)合溫度變化分析，隨溫度升高，平衡常數(shù)減小，平衡逆向進(jìn)行，所以判斷反應(yīng)是放熱反應(yīng)，焓變△H<0，在500℃、2L的密閉容器中，進(jìn)行反應(yīng)③，測(cè)得反應(yīng)③在某時(shí)刻，H2（g）、CO2（g）、CH3OH（g）、H2O （g）的濃度（mol/L）分別為0.8、0.1、0.3、0.15，Q==0.87<K=2.5，反應(yīng)正向進(jìn)行，v正>v逆；

Ⅱ. (1)甲醇的合成反應(yīng)是分子數(shù)減少的反應(yīng)，相同溫度下,增大壓強(qiáng),平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，則CO的轉(zhuǎn)化率增大，根據(jù)圖象知，P1<p2，故答案為: < ；甲醇的合成反應(yīng)是分子數(shù)減少的反應(yīng),相同溫度下,增大壓強(qiáng)CO的轉(zhuǎn)化率提高；

(2)根據(jù)圖可知，在A點(diǎn), CO的轉(zhuǎn)化率為0.75 ,所以平衡時(shí)n(CO)=amol×(1-0.75) =0.25amol , n(CH3OH) =c(CO) (參加反應(yīng)) =amol×0.5=0.75amol, n(H2) =2amol-2×amol×0.75=0.5amol ,則c(CO)=mol/L、c(CH3OH) = mol/L、c(H2)=mol/L ,所以K==；

(3)反應(yīng)物的物料之比等于反應(yīng)方程式中的系數(shù)之比，則兩種反應(yīng)的轉(zhuǎn)化率相等，該反應(yīng)中反應(yīng)物CO和H2的系數(shù)之比為1 : 2 ，等于投入的物料之比，所以CO和H2的轉(zhuǎn)化率相等；

(4)A、使用高效催化劑，反應(yīng)速率加快,但平衡不移動(dòng)，選項(xiàng)A不選；

B、降低反應(yīng)溫度，反應(yīng)速率減慢，選項(xiàng)B不選；

C、增大體系壓強(qiáng)，反應(yīng)速率加快，平衡正向移動(dòng)， CO的轉(zhuǎn)化率增大，選項(xiàng)C選；

D、不斷將CH3OH從反應(yīng)混合物中分離出來，反應(yīng)速率減慢，選項(xiàng)D不選；

答案選C。