Question

【題目】甲醇是重要的化工原料,利用煤化工中生產(chǎn)的CO和H2可制取甲醇，發(fā)生的反應(yīng)為CO(g)+2H2(g) CH3OH(g) △H=-99kJ/mol。

（1）關(guān)于該反應(yīng)的下列說(shuō)法,錯(cuò)誤的是___________。

A.消耗CO和消耗CH3OH的速率相等時(shí)，說(shuō)明該反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)

B.升高溫度,正反應(yīng)速率減小，逆反應(yīng)速率增大

C.使用催化劑，可以提高CO的轉(zhuǎn)化率

D.增大壓強(qiáng)，該反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)不變

（2）在某溫度時(shí)，將1.0mol CO 與2.0 mol H2充入2 L的空鋼瓶中,發(fā)生上述反應(yīng),在第5 min時(shí)達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)，此時(shí)甲醇的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)為10%。甲醇濃度的變化狀況如圖所示:

①?gòu)姆磻?yīng)開(kāi)始到5 min 時(shí)，生成甲醇的平均速率為________。

②5 min 時(shí)達(dá)到平衡，H2的平衡轉(zhuǎn)化率α=_____%.化學(xué)平衡常數(shù)K= _______。

③1min 時(shí)的v正(CH3OH)______ 4min 時(shí)v逆(CH3OH ) （填“大于“小于“或“等于”）。

④若將鋼瓶換成同容積的絕熱鋼瓶，重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)，平衡時(shí)甲醇的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)_____0.1(填“>”“<”或“=”)

Answer 1

【答案】 B、C 0.025mol/(L·min) 25 0.59 大于 <

【解析】（1）消耗CO和消耗CH3OH的速率相等時(shí)，說(shuō)明反應(yīng)的正逆反應(yīng)速率相等，所以反應(yīng)一定達(dá)平衡，選項(xiàng)A正確。升高溫度一定是正逆反應(yīng)速率都加快，所以選項(xiàng)B錯(cuò)誤。催化劑不改變平衡態(tài)，也就一定不改變轉(zhuǎn)化率，選項(xiàng)C錯(cuò)誤。化學(xué)反應(yīng)平衡常數(shù)只與溫度有關(guān)，所以增大壓強(qiáng)，平衡常數(shù)不變，選項(xiàng)D正確。

（2）根據(jù)題目數(shù)據(jù)計(jì)算如下：

CO(g) + 2H2(g) CH3OH(g)

起始： 0.5 1 0

反應(yīng)： X 2X X

平衡： 0.5-X 1-2X X （以上單位為mol/L）

甲醇的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)為10%，所以 ，X=0.125mol/L。

①甲醇的速率為0.125÷5=0.025 mol/(L·min)。

②由上述計(jì)算，反應(yīng)的氫氣為2×0.125=0.25，轉(zhuǎn)化率為0.25÷1=25%。達(dá)平衡時(shí)CO、H2和CH3OH的物質(zhì)的量濃度分別為：0.375mol/L、0.75mol/L和0.125mol/L，所以平衡常數(shù)K＝0.125/0.375×0.752＝0.59。

③反應(yīng)達(dá)平衡的速率圖像如下圖：

所以，在達(dá)平衡前任意點(diǎn)的正反應(yīng)速率大于任意點(diǎn)的逆反應(yīng)速率，即1min時(shí)的v正(CH3OH)＞4min時(shí)v逆(CH3OH)。

④若將鋼瓶換成同容積的絕熱鋼瓶，重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)，則反應(yīng)放出的熱量不能散發(fā)，會(huì)使體系溫度上升，正反應(yīng)放熱，溫度升高，平衡逆向移動(dòng)，甲醇體積分?jǐn)?shù)將減小，所以小于0.1。