Question

甲醇是一種可再生能源，具有廣泛的開(kāi)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）△H
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△H

 

0 （填“＞”、“=”或“＜”）．
②某溫度下，將2mol CO和6mol H₂充入2L的密閉容器中，5min該反應(yīng)達(dá)到平衡，測(cè)得c（CO）=0.2mol/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0.1MPa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

考點(diǎn)：化學(xué)平衡的計(jì)算,化學(xué)平衡的影響因素

專(zhuān)題：化學(xué)平衡專(zhuān)題

分析：（1）①升高溫度，可逆反應(yīng)向吸熱反應(yīng)方向移動(dòng)，根據(jù)平衡常數(shù)與溫度變化關(guān)系確定焓變；
②根據(jù)反應(yīng)速率v=

△c

△t

計(jì)算出CO的反應(yīng)速率，然后根據(jù)反應(yīng)速率與化學(xué)計(jì)量數(shù)成正比計(jì)算出氫氣的反應(yīng)速率；根據(jù)三段式計(jì)算出達(dá)到平衡時(shí)各組分的濃度，然后根據(jù)平衡常數(shù)表達(dá)式計(jì)算出此時(shí)的平衡常數(shù)，然后判斷溫度；
③設(shè)出反應(yīng)開(kāi)始投入一氧化碳的濃度，根據(jù)甲醇的分解率計(jì)算出達(dá)到平衡時(shí)各組分的濃度，然后利用該溫度下的平衡常數(shù)K=0.25列式計(jì)算；
（2）增加甲醇產(chǎn)率，應(yīng)改變條件使平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，根據(jù)平衡移動(dòng)原理分析解答．

解答： 解：（1）①升高溫度，平衡向吸熱方向移動(dòng)，由數(shù)據(jù)知，溫度越高，化學(xué)平衡常數(shù)越小，說(shuō)明升高溫度平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，所以正反應(yīng)是放熱反應(yīng)，即△H＜0，
故答案為：＜；
②5min內(nèi)CO的平均反應(yīng)速率為：v（CO）=

1mol/L-0.2mol/L

5min

=0.16mol/（L?min），
5min內(nèi)氫氣的平均反應(yīng)速率為：v（H₂）=2v（CO）=0.16mol/（L?min）×2=0.32mol/（L?min）；
反應(yīng)開(kāi)始前投入的CO、氫氣的濃度為：c（CO）=

2mol

2L

=1mol/L，c（H₂）=

6mol

2L

=3mol/L，
            CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）
反應(yīng)開(kāi)始    1mol/L  3mol/L      0       
反應(yīng)轉(zhuǎn)化    0.8mol/L 1.6mol/L  0.8mol/L
平衡時(shí)    0.2mol/L  1.4mol/L   0.8mol/L
該溫度下該反應(yīng)的平衡常數(shù)為：K=

0.8

0.2×1．42

=2.04，對(duì)照標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)可知，該反應(yīng)溫度為250℃，
故答案為：0.32mol/（L?min）；250℃；
③設(shè)起始投入CH₃OH（g）的物質(zhì)的量為x，達(dá)平衡時(shí)CH₃OH（g）的分解率是50%，分解的甲醇的濃度為0.5x，達(dá)到平衡時(shí)甲醇的濃度為0.5x，
則甲醇分解生成CO的濃度為0.5x，生成氫氣的濃度為x，
300℃時(shí)該反應(yīng)的平衡常數(shù)為：K=

0.5x

0.5x×x2

=0.25，
解得：x=2mol/L，
初始加入甲醇的物質(zhì)的量為：n=cV=2mol/L×2L=4mol，
故答案為：4；
（2）增加甲醇產(chǎn)率，應(yīng)改變條件使平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，
A．正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，升高溫度，平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，甲醇的產(chǎn)率減小，故A錯(cuò)誤；
B．將CH₃OH（g）從體系中分離，降低生成物的濃度，平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，甲醇的產(chǎn)率增大，故B正確；
C．充入He，使體系總壓強(qiáng)增大，容器的容積不變，反應(yīng)混合物各組分濃度不變，平衡不移動(dòng)，甲醇的產(chǎn)率不變，故C錯(cuò)誤；
D．再充入1mol CO和3mol H₂，可以等效為增大壓強(qiáng)，平衡向體積減小的正反應(yīng)方向移動(dòng)，甲醇的產(chǎn)率增大，故D正確，
故答案為：BD．

點(diǎn)評(píng)：本題考查化學(xué)反應(yīng)速率、平衡常數(shù)、化學(xué)平衡計(jì)算、化學(xué)平衡的影響因素等知識(shí)，題目難度中等，試題綜合性較強(qiáng)、知識(shí)面廣，應(yīng)加強(qiáng)平時(shí)知識(shí)的積累，試題側(cè)重考查學(xué)生的分析、理解能力及靈活應(yīng)用所學(xué)知識(shí)的能力．