【題目】甲醇是一種可再生能源,具有開發(fā)和應(yīng)用的廣闊前景,工業(yè)上一般可采用如下反應(yīng)來合成甲醇:2H2(g) + CO(g)CH3OH(g)

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

2.041

0.270

0.012

(1)該反應(yīng)的平衡常數(shù)表達(dá)式K=_____________,△H_________0(填“>”、“<”或“=”)。

(2)要提高CO的轉(zhuǎn)化率,可以采取的措施是_____________(填序號)。

a.升溫

b.加入催化劑

c.增加CO的濃度

d.恒容加入H2加壓

e.恒容加入惰性氣體加壓

f.分離出甲醇

(3)300℃時(shí),將容器的容積壓縮到原來的1/2,在其他條件不變的情況下,對平衡體系產(chǎn)生的影響是_____(填字母)。

A.c(H2)減少B.正反應(yīng)速率加快,逆反應(yīng)速率減慢

C.CH3OH 的物質(zhì)的量增加 D.重新平衡時(shí)c(H2)/ c(CH3OH)減小

(4)某溫度下,將2 mol CO和6 mol H2充入2 L的密閉容器中,充分反應(yīng)10min后,達(dá)到平衡時(shí)測得c(CO)= 0.2 mol/L,則CO的轉(zhuǎn)化率為__________,此時(shí)的溫度為________。以CH3OH表示該過程的反應(yīng)速率v(CH3OH)=_________mol /(L · min)。

【答案】 C(CH3OH)/C2(H2).C(CO) < df CD 80% 250°C 0.08

【解析】(1)該反應(yīng)平衡常數(shù)K=;升高溫度平衡向吸熱反應(yīng)方向移動,升高溫度平衡常數(shù)減小,說明平衡逆向移動,則H<0;
a.正反應(yīng)是放熱反應(yīng),升溫平衡逆向移動,則CO的轉(zhuǎn)化率降低,故a錯(cuò)誤;b.加入催化劑只改變反應(yīng)速率不影響平衡移動,CO的轉(zhuǎn)化率不變,故b錯(cuò)誤;c.增加CO的濃度平衡正向移動,但CO的轉(zhuǎn)化率降低,故c錯(cuò)誤;d.加入H2加壓平衡正向移動,CO的轉(zhuǎn)化率增大,故d正確;e.加入惰性氣體加壓,CO、氫氣和甲醇的濃度不變,平衡不移動,CO的轉(zhuǎn)化率不變,故e錯(cuò)誤;f.分離出甲醇,平衡正向移動,CO的轉(zhuǎn)化率增大,故f正確;故答案為df;
③在其他條件不變的情況下,300℃時(shí),將容器的容積壓縮到原來的,相當(dāng)于增大壓強(qiáng),正逆反應(yīng)速率都增大,平衡正向移動;A.體積減小,平衡正向移動,但c(H2)增大量大于參加反應(yīng)的增大濃度,所以平衡時(shí)氫氣濃度增大,故A錯(cuò)誤;B.增大壓強(qiáng),正逆反應(yīng)速率都增大,故B錯(cuò)誤;C.增大壓強(qiáng)平衡正向移動,則CH3OH的物質(zhì)的量增加,故C正確;D.平衡正向移動,氫氣物質(zhì)的量減小、甲醇物質(zhì)的量增大,則重新平衡時(shí)c(H2)/c(CH3OH)減小,故D正確;故答案為CD;
④開始時(shí),c(CO)==1mol/L,CO的轉(zhuǎn)化率=×100%=80%;平衡時(shí)c(CH3OH)=c(CO) (反應(yīng))=(1-0.2)mol/L=0.8mol/L,c(H2)=-2×(1-0.2)mol/L=1.4mol/L,根據(jù)平衡常數(shù)K===2.041,所以該溫度是250;
v(CO)==0.08mol/(L·min),再根據(jù)同一可逆反應(yīng)中同一段時(shí)間內(nèi)各物質(zhì)的反應(yīng)速率之比等于其計(jì)量數(shù)之比得甲醇的反應(yīng)速率為0.08mol/(L·min)。

練習(xí)冊系列答案
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一定條件下,將SO2與O2以體積比為2︰1置于一體積不變的密閉容器中發(fā)生反應(yīng),能說明該反應(yīng)已達(dá)到平衡的是________(填選項(xiàng)字母)。

a.體系的密度不發(fā)生變化

b.SO2與SO3的體積比保持不變

c.體系中硫元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)不再變化

d.單位時(shí)間內(nèi)轉(zhuǎn)移4 mol電子,同時(shí)消耗2 mol SO3

e.容器內(nèi)的氣體分子總數(shù)不再變化

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該反應(yīng)的平衡常數(shù)表達(dá)式為________,升高溫度,平衡常數(shù)________(填“增大”“減小”或“不變”)。

由圖2信息,計(jì)算0~10 min內(nèi)該反應(yīng)的平均速率v(H2)________,從11 min起其他條件不變,壓縮容器的體積為1 L,則n(N2)的變化曲線為________(填“a”“b”“c”或“d”)。

3a、b、c三點(diǎn)所處的平衡狀態(tài)中,反應(yīng)物N2的轉(zhuǎn)化率最高的是________點(diǎn),溫度T1________T2(填“>”“=”或“<”)。

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