Question

【題目】甲醇是一種新型燃料，工業(yè)上一般以CO和H2為原料合成甲醇，CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) H＝-116kJ/mol在容積為1L的恒容容器中，分別研究在230℃、250℃、270℃三種溫度下合成甲醇的規(guī)律。如圖是上述三種溫度下不同的H2和CO的起始組成比（起始時(shí)CO的物質(zhì)的量均為1mol）與CO平衡轉(zhuǎn)化率的關(guān)系。

請(qǐng)回答：

①在上述三種溫度中，曲線X對(duì)應(yīng)的溫度是___。

②利用圖中a點(diǎn)對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)，計(jì)算出曲線Z在對(duì)應(yīng)溫度下CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)的平衡常數(shù) K=___。

③下列既能提高上述反應(yīng)中 CO 的平衡轉(zhuǎn)化率，又能增大反應(yīng)速率的是__（填標(biāo)號(hào)）。

a.增大壓強(qiáng) b.降低溫度 c.增大H2濃度 d.加高效催化劑

④若上述反應(yīng)在某恒溫恒容容器中發(fā)生，能說(shuō)明該反應(yīng)達(dá)到平衡的是___（填標(biāo)號(hào)）。

a.氣體平均相對(duì)分子質(zhì)量保持不變 b.△H保持不變

c.保持不變 d.氣體密度保持不變

⑤在某溫度下，將一定量的CO和H2投入10L的密閉容器中，5min時(shí)達(dá)到平衡，各物質(zhì)的物質(zhì)的濃度(mol/L)變化如表所示：若5min～10min只改變了某一條件，所改變的條件是___。

	0min	5min	10min
CO	0.1		0.05
H2	0.2		0.2
CH3OH	0	0.04	0.05

Answer 1

【答案】230℃ 4 ac ac 增大H2的物質(zhì)的量或濃度

【解析】

①根據(jù)該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，溫度越高CO的轉(zhuǎn)化率越小判斷；

②根據(jù)K=計(jì)算；

③能提高反應(yīng)①中 CO 的平衡轉(zhuǎn)化率，應(yīng)使平衡正向移動(dòng)，增大反應(yīng)速率，可升高溫度、增大濃度、壓強(qiáng)等；

④達(dá)到平衡時(shí)，正逆反應(yīng)速率相等，各物質(zhì)的濃度、質(zhì)量不變；

⑤根據(jù)5min和10min時(shí)各物質(zhì)濃度的變化來(lái)確定改變條件。

①根據(jù)該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，溫度越高CO的轉(zhuǎn)化率越小，所以曲線Z為270℃，曲線X對(duì)應(yīng)的溫度是230℃；

②起始時(shí)CO的物質(zhì)的量為1mol，根據(jù)氫氣和一氧化碳的物質(zhì)的量之比知，氫氣的物質(zhì)的量為1.5mol；一氧化碳的轉(zhuǎn)化率為50%，所以參加反應(yīng)的CO的物質(zhì)的量是0.5mol，氫氣參加反應(yīng)的物質(zhì)的量是1mol，剩余氫氣的物質(zhì)的量是0.5mol，剩余CO的物質(zhì)的量是0.5mol，生成甲醇的物質(zhì)的量是0.5mol，

CO（g）+2H2（g）CH3OH（g）

起始/mol 1 1.5 0

轉(zhuǎn)化/mol 0.5 1 0.5

平衡/mol 0.5 0.5 0.5

平衡濃度/mol/L 0.5 0.5 0.5

曲線Z在對(duì)應(yīng)溫度下CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)的平衡常數(shù) K===4；

③a．增大壓強(qiáng)，反應(yīng)速率增大，平衡正向移動(dòng)，CO的轉(zhuǎn)化率增大，故a正確；

b．降低溫度，反應(yīng)速率減小，故b錯(cuò)誤；

c．增大 H2 濃度，反應(yīng)速率增大，平衡正向移動(dòng)，CO的轉(zhuǎn)化率增大，故c正確；

d．加高效催化劑，可增大反應(yīng)速率，但平衡不移動(dòng)，故d錯(cuò)誤；

故答案為：ac；

④a．反應(yīng)前后混合氣體的總物質(zhì)的量發(fā)生改變，總質(zhì)量不變，則氣體平均相對(duì)分子質(zhì)量都保持不變，說(shuō)明反應(yīng)達(dá)到平衡，故a正確；

b．△H3與反應(yīng)物、生成物的總能量有關(guān)，無(wú)論是否達(dá)到平衡都不變，故b錯(cuò)誤；

c. 保持不變，說(shuō)明CO或CH3OH物質(zhì)的質(zhì)量、物質(zhì)的量等不變，達(dá)到平衡狀態(tài)，故c正確；

d．氣體的質(zhì)量以及容器的體積不變，無(wú)論是否達(dá)到平衡，氣體密度都保持不變，故d錯(cuò)誤；

故答案為ac；

⑤反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)，根據(jù)反應(yīng)方程式知各物理量之間的關(guān)系式知，c（CO）=0.1mol/L-0.04mol/L=0.06mol/L，c（H2）=0.2mol/L-0.08mol/L=0.12mol/L，10min時(shí)，c（CO）減小，c（H2）增大，c（CH3OH）增大，則平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，但氫氣濃度增大，所以改變的物理量是增大了氫氣的濃度或物質(zhì)的量。