Question

（10分）甲醇是一種可再生能源，具有廣泛的開發(fā)和應(yīng)用前景。

（1）工業(yè)上一般可采用下列反應(yīng)合成甲醇：

CO(g) ＋ 2H2(g) CH3OH(g) ΔH

①下表所列數(shù)據(jù)是該反應(yīng)在不同溫度下的化學(xué)平衡常數(shù)（K）。

溫度	250℃	300℃	350℃
K	2.04	0.25	0.012

由表中數(shù)據(jù)判斷ΔH 0 （填“＞”、“＝”或“＜”）。

②某溫度下，將2 mol CO和6 mol H2充入2L的密閉容器中，5min該反應(yīng)達(dá)到平衡，測得c(CO)＝ 0.2 mol／L，則用H2表示的5min內(nèi)該反應(yīng)的反應(yīng)速率為 ，此時(shí)的溫度為 （從上表中選擇）。

③300℃時(shí)，向2L的密閉容器中投入CH3OH(g)發(fā)生反應(yīng)I，達(dá)平衡時(shí)CH3OH(g)的分解率是50％，求起始投入CH3OH(g)的物質(zhì)的量 mol。

（2）在壓強(qiáng)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能自發(fā)反應(yīng)生成甲醇。若容器容積不變，下列措施可增加甲醇產(chǎn)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(qiáng)增大 D．再充入1mol CO和3mol H2

 

Answer 1

22．（1）①<；②0.32mol·L-1·min-1；250℃；③4；（2）BD。

【解析】

試題分析：（1）①對于放熱反應(yīng)，溫度越高，K越小，對于吸熱反應(yīng)，溫度越高，K越大，所以ΔH < 0;

②設(shè)一氧化碳的變化量為x，則 CO（g）+ 2H2（g）?CH3OH（g）

初始濃度（mol/L） 1 3 0

變化濃度（mol/L） x=0.8 1.6 0.8

平衡濃度（mol/L） 0.2 2.4 0.8 則V（H2）=1.6/5=0.32mol·L-1·min-1，

K=0.8/(0.2X2.4X2.4)=2.04,所以此時(shí)的溫度為250℃

③根據(jù) CO（g）+ 2H2（g）?CH3OH（g）

初始濃度（mol/L） 0 0 C

變化濃度（mol/L） 0.5C C 0.5C

平衡濃度（mol/L） 0.5C C 0.5C

K=0.25=0.5C/0.5CxCxC 解得C=2，則起始投入CH3OH(g)的物質(zhì)的量為4mol。

（2）CO（g）+2H2（g）?CH3OH（g）△H2＜0；若容器容積不變，可增加甲醇產(chǎn)率的條件分析：A、升高溫度平衡逆向進(jìn)行，甲醇產(chǎn)率減小，A不符合；B、將CH3OH（g）從體系中分離，平衡正向進(jìn)行，甲醇產(chǎn)增大，B符合；C、充入He，使體系總壓強(qiáng)增大，分壓不變，平衡不動(dòng)，C不符合；D、按原比例再充入 CO和 H2，相當(dāng)于增大體系壓強(qiáng)，平衡向氣體體積減小的方向進(jìn)行，即正向進(jìn)行，甲醇產(chǎn)率增大，D符合；選BD。

考點(diǎn)：考查化學(xué)平衡常數(shù)與反應(yīng)熱的關(guān)系；化學(xué)平衡的計(jì)算，影響平衡移動(dòng)的因素等知識(shí)。