Question

(8分)甲醇是一種很好的燃料，工業(yè)上用CH₄和H₂O(g)為原料，通過反應(yīng)I和II來制備甲醇。

請回答下列問題：

(1)將1.0molCH₄和2.0molH₂O(g)通入反應(yīng)室(容積為l00L)，在一定條件下發(fā)生反應(yīng)：

cCH₄(g)+H₂O(g)  CO(g)+3H₂(g)   I。

CH₄的轉(zhuǎn)化率與溫度、壓強(qiáng)的關(guān)系如圖所示。

①已知100℃時(shí)達(dá)到平衡所需的時(shí)間為5min，則用H₂表示的平均反應(yīng)速率為         

②圖中的P₁           P₂(填“<”、“>”或“=”)，100℃時(shí)平衡常數(shù)為           。

③該反應(yīng)的H        0。(填“<”、“>”或“=”)

(2)在壓強(qiáng)為0.1MPa條件下，a molCO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：CO(g)+2H₂(g) CH₃0H(g)  H<0  Ⅱ。

①若容器容積不變，下列措施可增加甲醇產(chǎn)率的是         (填序號(hào))。

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．再充人lmolCO和3 mol H₂

②為了尋找合成甲醇的適宜溫度和壓強(qiáng)，某同學(xué)設(shè)計(jì)了三組實(shí)驗(yàn)，部分實(shí)驗(yàn)條件已經(jīng)填在了下面的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)表中。

實(shí)驗(yàn)編號(hào)	T(℃)	n(CO)／n(H2)	p(MPa)
l	150	1／3	0.1
2	n	1／3	5
3	350	m	5

a．上表中剩余的實(shí)驗(yàn)條件數(shù)據(jù)：n=          ，m=           。

b．根據(jù)反應(yīng)Ⅱ的特點(diǎn)，如圖是在壓強(qiáng)分別為0.1MPa和5MPa下CO的轉(zhuǎn)化率隨溫度變化的曲線圖，請指明圖中的壓強(qiáng)=        MPa。

 

Answer 1

【答案】

 

（1）①0.0030mol/L              ②< ,        2.25×10^-4          ③>

(2)①B  D                ②150   1/3    

【解析】

試題分析：

（1）①根據(jù)速率計(jì)算公式V=3mol÷(5*60*100)= 0.0030mol/（L.s)                  

     ②在相同溫度下，P₁的CH₄轉(zhuǎn)化率比P₂的高，而對(duì)于原平衡來說壓強(qiáng)減小向正向移動(dòng)，所以P₁小于

       P₂ ,      化學(xué)平衡常數(shù)K=生成物的濃度冪之積/反應(yīng)物的濃度冪之積，代入計(jì)算得2.25×10^-4

     ③由圖可知，溫度高時(shí)，CH₄轉(zhuǎn)化率高，正向移動(dòng)，所以正方向?yàn)槲鼰岱磻?yīng)，H小于0。

（2）①減小生成物濃度，與增大反應(yīng)物濃度都可以增大其轉(zhuǎn)化率，而升高溫度只是增加了反應(yīng)速率，充入He不會(huì)影響反應(yīng)速率。                  

  ② 對(duì)比試驗(yàn)，1與2對(duì)比，所以n=150。2和3對(duì)于，所以m=1/3 ;根據(jù)原平衡，增大壓強(qiáng)向正移動(dòng)，所以Py比Px大。所以Px=0.1MPa 。

考點(diǎn)：化學(xué)反應(yīng)平衡原理及其圖像分析。

點(diǎn)評(píng)：本題結(jié)合常規(guī)化學(xué)平衡中溫度、壓強(qiáng)圖進(jìn)行分析，信息量較大，題目難度中等。