Question

【題目】Ⅰ.工業(yè)上可用CO或CO2來生產(chǎn)燃料甲醇。已知甲醇制備的有關化學反應以及在不同溫度下的化學反應平衡常數(shù)如表所示：

（1）據(jù)反應①與②可推導出K1、K2與K3之間的關系，則K3＝_______（用K1、K2表示）。

（2）500 ℃時測得反應③在某時刻，H2（g）、CO2（g）、CH3OH（g）、H2O（g）的濃度（mol·L－1）分別為0.8、0.1、0.3、0.15，則此時v正________v逆（填“>”、“＝”或“<”）。

Ⅱ.利用CO和H2可以合成甲醇，反應原理為CO（g）＋2H2（g）CH3OH（g）。一定條件下，在容積為V L的密閉容器中充入a mol CO與2a mol H2合成甲醇，平衡轉(zhuǎn)化率與溫度、壓強的關系如下圖所示。

（1）p1___p2（填“>”、“<”或“＝”），理由是_______________。

（2）該甲醇合成反應在A點的平衡常數(shù)K＝_________（用a和V表示）。

（3）該反應達到平衡時，反應物轉(zhuǎn)化率的關系是CO_____H2（填“>”、“<”或“＝”）。

（4）下列措施中能夠同時滿足增大反應速率和提高CO轉(zhuǎn)化率的是________（填字母）。

A．使用高效催化劑 B．降低反應溫度

C．增大體系壓強 D．不斷將CH3OH從反應混合物中分離出來

Answer 1

【答案】K1K2 > < 相同溫度下，P1壓強下CO的轉(zhuǎn)化率比P2壓強下CO的轉(zhuǎn)化率低 ＝ C

【解析】

Ⅰ.（1）根據(jù)蓋斯定律，將方程式②+①得方程式③，則平衡常數(shù)K3= K1K2；

（2）結(jié)合溫度變化分析，隨溫度升高，平衡常數(shù)減小，平衡逆向進行，所以判斷反應是放熱反應，焓變△H<0，在500℃、2L的密閉容器中，進行反應③，測得反應③在某時刻，H2（g）、CO2（g）、CH3OH（g）、H2O （g）的濃度（mol/L）分別為0.8、0.1、0.3、0.15，Q==0.87<K=2.5，反應正向進行，v正>v逆；

Ⅱ. (1)甲醇的合成反應是分子數(shù)減少的反應，相同溫度下,增大壓強,平衡向正反應方向移動，則CO的轉(zhuǎn)化率增大，根據(jù)圖象知，P1<p2，故答案為: < ；甲醇的合成反應是分子數(shù)減少的反應,相同溫度下,增大壓強CO的轉(zhuǎn)化率提高；

(2)根據(jù)圖可知，在A點, CO的轉(zhuǎn)化率為0.75 ,所以平衡時n(CO)=amol×(1-0.75) =0.25amol , n(CH3OH) =c(CO) (參加反應) =amol×0.5=0.75amol, n(H2) =2amol-2×amol×0.75=0.5amol ,則c(CO)=mol/L、c(CH3OH) = mol/L、c(H2)=mol/L ,所以K==；

(3)反應物的物料之比等于反應方程式中的系數(shù)之比，則兩種反應的轉(zhuǎn)化率相等，該反應中反應物CO和H2的系數(shù)之比為1 : 2 ，等于投入的物料之比，所以CO和H2的轉(zhuǎn)化率相等；

(4)A、使用高效催化劑，反應速率加快,但平衡不移動，選項A不選；

B、降低反應溫度，反應速率減慢，選項B不選；

C、增大體系壓強，反應速率加快，平衡正向移動， CO的轉(zhuǎn)化率增大，選項C選；

D、不斷將CH3OH從反應混合物中分離出來，反應速率減慢，選項D不選；

答案選C。