Question

【題目】工業(yè)上在合成塔中采用下列反應(yīng)合成甲醇:

CO(g)+2H2(g) CH3OH(g) △H=Q kJ/mol

(1) 下表所列數(shù)據(jù)是該可逆反應(yīng)在不同溫度下的化學平衡常數(shù)(K)

溫度	250℃	300℃	350℃
K	2．041	0．270	0．012

①由表中數(shù)據(jù)判△H__________0(填“>”、“<”或“=” )，該反應(yīng)在________（填“較高”或“較低”）溫度下有利于自發(fā)進行。

②某溫度下，將2mo1CO和6mo1H2充入2L的密閉容器中，充分反應(yīng)后，達到平衡測得c(CO)=0. 2mo1/L，此時對應(yīng)的溫度為________;CO的轉(zhuǎn)化率為_________。

(2) 要提高CO的轉(zhuǎn)化率且提高反應(yīng)速率，可以采取的措施是__________(填字母序號)。

a、升溫 b、加入催化劑 c、增加CO的濃度

d、通入H2加壓 e、通入惰性氣體加壓 f、分離出甲醇

(3) 已知一定條件下，CO與H2在催化劑的作用下生成5molCH3OH時，能量的變化為454 kJ。在該條件下，向容積相同的3個密閉容器中，按照甲、乙、丙三種不同的投料方式加入反應(yīng)物，測得反應(yīng)達到平衡時的有關(guān)數(shù)據(jù)如下:

容器		甲	乙	丙
反應(yīng)物投入量		1molCO 2molH2	1molCH3OH	2molCH3OH
平衡 時數(shù) 據(jù)	CH3OH的濃度（mol·L-1）	c1	c2	c3
	反應(yīng)吸收或放出的能量（KJ）	a	b	c
	體系壓強（Pa）	P1	P2	P3
	反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率	α1	α2	α3

下列說法正確的是_________________________

A 、2c1>c3 B、a+b<90. 8 C、2P2< P3 D、 α1 +α3<1

Answer 1

【答案】 < 較低 250℃ 80% d D

【解析】（1）考查勒夏特列原理、化學反應(yīng)進行方向、化學平衡的計算，①根據(jù)表中數(shù)據(jù)，隨著溫度的升高，化學平衡常數(shù)減小，即升高溫度，平衡向逆反應(yīng)方向移動，正反應(yīng)是放熱反應(yīng)，即△H<0，△G=△H－T△S，根據(jù)反應(yīng)方程式，△S<0，要向自發(fā)進行，△G<0，即低溫下自發(fā)進行；②CO(g)+2H2(g) CH3OH(g)

起始濃度： 1 3 0

變化濃度： 0.8 1.6 0.8

變化濃度：0.2 1.4 0.8 根據(jù)化學平衡常數(shù)，K= =2.041，因此此時的溫度是250℃；CO的轉(zhuǎn)化率為0.8/1×100%=80%；（2）考查影響化學反應(yīng)速率的因素和影響化學平衡移動的因素，a、此反應(yīng)是放熱反應(yīng)，升高溫度，平衡向逆反應(yīng)方向移動，CO的轉(zhuǎn)化率降低，故a錯誤；b、加入催化劑，加快反應(yīng)速率，但對平衡無影響，故b錯誤；c、增加CO的濃度雖然化學反應(yīng)速率加快，平衡向正反應(yīng)方向移動，但CO的轉(zhuǎn)化率降低，故c錯誤；d、通入氫氣，反應(yīng)物濃度增加，反應(yīng)速率加快，平衡向正反應(yīng)方向進行，CO的轉(zhuǎn)化率增大，故d正確；e、通入惰性氣體，雖然壓強增大，但恒容狀態(tài)下，組分濃度不變，化學反應(yīng)速率不變，平衡不移動，故e錯誤；f、分離出甲醇，平衡向正反應(yīng)方向移動，CO的轉(zhuǎn)化率增大，但反應(yīng)速率沒有增大，故f錯誤；（3）本題考查等效平衡，A、依據(jù)等效平衡的規(guī)律，恒溫恒容狀態(tài)下，反應(yīng)前后氣體系數(shù)之和不相等，轉(zhuǎn)化到同一半邊，投入量與原平衡投入量相等，即為等效平衡，甲和乙互為等效平衡，即c1=c2，丙可以看作是乙的基礎(chǔ)上再加入1molCH3OH，假設(shè)平衡不移動，則2c2=c3，再通入1molCH3OH，相當于在原來的基礎(chǔ)上增大壓強，甲醇的濃度增大， c3>2c2，即c3>2c1，故A錯誤；B、因為甲和乙為等效平衡，則有a＋b=454/5kJ=90.8kJ，故B錯誤；C、假設(shè)平衡不移動，則2P2=P3，當再通入CH3OH，相當于在原來的基礎(chǔ)上增大壓強，平衡向正反應(yīng)方向移動，氣體物質(zhì)的量減小，即2P2>P3，故C錯誤；D、甲和乙為等效平衡，則有α1＋α2=1，當再通入CH3OH，相當于在原來的基礎(chǔ)上增大壓強，平衡向正反應(yīng)方向移動，甲醇的轉(zhuǎn)化率降低，即α3<α2，因此有α1＋α3<1，故D正確。