Question

【題目】CO可用于合成甲醇，化學(xué)方程式為CO（g）＋2H2（g）CH3OH（g）。

（1） 圖1是反應(yīng)CO（g）＋2H2（g）CH3OH（g）在不同溫度下CO的轉(zhuǎn)化率隨時(shí)間變化的曲線。

①該反應(yīng)的焓變?chǔ)?/span>H________0（填“>”“<”或“＝”）。

②T1和T2溫度下的平衡常數(shù)大小關(guān)系是K1________K2（填“>”、“<”或“＝”）。在T1溫度下，往體積為1 L的密閉容器中，充入1 mol CO和2 mol H2，經(jīng)測(cè)得CO和CH3OH（g）的濃度隨時(shí)間變化如圖2所示。則該反應(yīng)的平衡常數(shù)為______________。

③若容器容積不變，下列措施可增加CO轉(zhuǎn)化率的是________（填字母）。

a．升高溫度 b．將CH3OH（g）從體系中分離

c．使用合適的催化劑 d．充入He，使體系總壓強(qiáng)增大

（2） 在容積為1 L的恒容容器中，分別研究在230 ℃、250 ℃和270 ℃三種溫度下合成甲醇的規(guī)律。如圖3是上述三種溫度下H2和CO的起始組成比（起始時(shí)CO的物質(zhì)的量均為1 mol）與CO平衡轉(zhuǎn)化率的關(guān)系，則曲線z對(duì)應(yīng)的溫度是________℃；該溫度下上述反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)為________。曲線上a、b、c點(diǎn)對(duì)應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)分別為K1、K2、K3，則K1、K2、K3的大小關(guān)系為________________________。

Answer 1

【答案】 < > 12 b 270 4 K1＝K2<K3

【解析】試題分析：本題考查化學(xué)平衡圖像的分析，化學(xué)平衡常數(shù)的計(jì)算以及溫度對(duì)化學(xué)平衡常數(shù)的影響，外界條件對(duì)化學(xué)平衡的影響。

（1）①由圖像可知，T2先出現(xiàn)拐點(diǎn)，則T2反應(yīng)速率快，T2T1；T2平衡時(shí)CO轉(zhuǎn)化率小于T1平衡時(shí)CO轉(zhuǎn)化率，升高溫度平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，逆反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，ΔH0。

②根據(jù)①的分析，溫度T2T1，正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，溫度高平衡常數(shù)小，K1K2。

根據(jù)圖像，列出三段式，

CO（g）＋2H2（g）CH3OH（g）

c（起始）（mol/L） 1.00 2.00 0

c（轉(zhuǎn)化）（mol/L） 0.75 1.5 0.75

c（平衡）（mol/L） 0.25 0.5 0.75

該反應(yīng)的平衡常數(shù)為=12。

③a項(xiàng)，升高溫度，平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，CO的轉(zhuǎn)化率減小；b項(xiàng)，將CH3OH（g）從體系中分離，平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，CO的轉(zhuǎn)化率增大；c項(xiàng)，使用合適的催化劑，化學(xué)平衡不移動(dòng)，CO的轉(zhuǎn)化率不變；d項(xiàng)，充入He，使體系總壓強(qiáng)增大，由于容器容積不變，各物質(zhì)濃度不變，化學(xué)平衡不移動(dòng)，CO的轉(zhuǎn)化率不變；答案選b。

（2）該反應(yīng)的正反應(yīng)是放熱反應(yīng)，升高溫度平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，CO的轉(zhuǎn)化率減小。在橫坐標(biāo)上任取一點(diǎn)作橫坐標(biāo)的垂直線，可見CO的轉(zhuǎn)化率：xyz，則x、y、z對(duì)應(yīng)的溫度依次為230℃、250℃、270℃，z曲線對(duì)應(yīng)的溫度是270℃。由圖知該溫度下起始n(H2)/n(CO)=1.5（起始H2、CO物質(zhì)的量分別為1.5mol、1mol），達(dá)到平衡時(shí)CO的轉(zhuǎn)化率為50%，用三段式

CO（g）＋2H2（g）CH3OH（g）

c（起始）（mol/L） 1 1.5 0

c（轉(zhuǎn)化）（mol/L） 150%=0.5 1 0.5

c（平衡）（mol/L） 0.5 0.5 0.5

該溫度下的化學(xué)平衡常數(shù)為=4。a、b點(diǎn)的溫度相同，則K1=K2，c點(diǎn)溫度低于a、b點(diǎn)，溫度升高平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，化學(xué)平衡常數(shù)減小，則K1=K2K3。