Question

（12分）能源短缺是人類(lèi)社會(huì)面臨的重大問(wèn)題。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。工業(yè)上合成甲醇的反應(yīng)為：CO(g)＋2H₂(g)CH₃OH(g)；ΔH

（1）已知，該反應(yīng)在300℃，5MPa條件下能自發(fā)進(jìn)行，則ΔH    0，△S   0 （填“＜，＞或＝”）。

（2）在300℃，5MPa條件下，將0.20mol的 CO與0.58mol H₂的混合氣體充入2L密閉容器發(fā)生反應(yīng)，反應(yīng)過(guò)程中甲醇的物質(zhì)的量濃度隨時(shí)間的變化如圖所示。

①在0～2min內(nèi)，以H₂表示的平均反應(yīng)速率為        mol·L^-1·s^-1 。

②列式計(jì)算300℃時(shí)該反應(yīng)的平衡常數(shù)K =                                   。

③300℃時(shí)，將0.50mol CO、1.00mol H₂和1.00 mol CH₃OH充入容積為2L的密閉容器中，此時(shí)反應(yīng)將         。

A．向正方向移動(dòng)   B．向逆方向移動(dòng)   C．處于平衡狀態(tài)   D．無(wú)法判斷

④下列措施可增加甲醇產(chǎn)率的是         

A．壓縮容器體積                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0.20mol CO和0.58mol H₂

（3）若其它條件不變，使反應(yīng)在500℃下進(jìn)行，在圖中作出甲醇的物質(zhì)的量濃度隨時(shí)間的變化的示意圖。

【解析】（1）根據(jù)反應(yīng)的特點(diǎn)可知△S小于0，因?yàn)榉磻?yīng)在300℃，5MPa條件下能自發(fā)進(jìn)行，所以根據(jù)△G＝△H－T·△S可知反應(yīng)是放熱反應(yīng)。

（2）①反應(yīng)速率通常用單位時(shí)間內(nèi)濃度的變化量來(lái)表示，根據(jù)圖像可知反應(yīng)進(jìn)行到2min時(shí)甲醇

的濃度不再發(fā)生變化，平衡時(shí)甲醇的物質(zhì)的量是0.04mol，則消耗氫氣是0.08mol，所以在0～2min

內(nèi)，以H₂表示的平均反應(yīng)速率為。

②平衡時(shí)氫氣的濃度是，CO的平衡濃度是

,所以該溫度下的平衡常數(shù)為。

③300℃時(shí)，將0.50mol CO、1.00mol H₂和1.00 mol CH₃OH充入容積為2L的密閉容器中，此時(shí)它們的濃度分別為0.25mol/L、0.50mol/L、、0.50mol/L，因?yàn)?img src="http://thumb.zyjl.cn/pic6/res/gzhx/web/STSource/2012062012145351643071/SYS201206201216220789334828_ST.files/image007.png">＞4，所以反應(yīng)向逆反應(yīng)方向移動(dòng)。

④壓縮體積，壓強(qiáng)增大，平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)。選項(xiàng)B是降低生成物濃度，平衡也向正反應(yīng)方

向移動(dòng)。充入He，使體系總壓強(qiáng)增大，但物質(zhì)但濃度沒(méi)有變化，所以平衡不移動(dòng)。再充入0.20mol

CO和0.58mol H₂，相當(dāng)于增大體系的壓強(qiáng)，平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，所以答案是ABD。

（3）因?yàn)榉磻?yīng)是放熱反應(yīng)，所以升高溫度平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，但反應(yīng)速率會(huì)加快，所以圖

像為

 

Answer 1

【答案】

1）＜，＜  （各1分）

（2）①0.02（2分）； ②（3分）

③B （1分）；  ④ABD；（2分）

（3）（2分）