Question

【題目】氫氣和二氧化碳在一定條件下可合成甲醇：CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)。

I、在恒溫條件下，分別將2 molCO2和6 mol H2充入一個(gè)固定容積為1L的密閉容器中，隨著反應(yīng)的進(jìn)行，氣體混合物中n(H2)、n(CH3OH)與反應(yīng)時(shí)間t的關(guān)系如下表;

t/min	0	5	10	15	20	25	30
n（H2）/mol	6.00	4.50	3.60	3.30	3.03	3.00	3.00
n（CH3OH）/mol	0	0.50	0.80	0.90	0.99	1.00	1.00

(1)前10min中利用CO2表示的反應(yīng)速率為____________。

(2)該溫度下，此反應(yīng)的平衡常數(shù)K=__________。

(3)該溫度下，若向同容積的另一容器中投入的：CO2、H2、CH3OH、H2O的濃度分別為2 mol·L-1、2 mol·L-1、1 mol·L-1、1 mol·L-1，則此時(shí)v正_______v逆(填“＞”、“＜”或“=”)。

Ⅱ、在密閉容器中充入1molCO2和3 mol H2，測(cè)得混合氣體中甲醇的體積分?jǐn)?shù)與溫度的關(guān)系如圖A所示：

試回答下列問題：

(1)該反應(yīng)是______(填“放熱”或“吸熱”)反應(yīng)。

(2)氫氣在Q點(diǎn)的轉(zhuǎn)化率_________(填“大于”、“小于”或“等于”，下同)氫氣在W點(diǎn)的轉(zhuǎn)化率；

(3)解釋0—T0內(nèi)，甲醇的體積分?jǐn)?shù)變化趨勢(shì)：_______________。

(4)圖B表示氫氣轉(zhuǎn)化率α(H2)與投料比的關(guān)系，請(qǐng)?jiān)趫DB中畫出兩條變化曲線并標(biāo)出曲線對(duì)應(yīng)的條件，兩條曲線對(duì)應(yīng)的條件分別為：一條曲線對(duì)應(yīng)的壓強(qiáng)是1.01×105Pa；另一條曲線對(duì)應(yīng)的壓強(qiáng)是3.03×105Pa(其它條件相同)________。

Answer 1

【答案】0.08mol·L—1·min—1 ＜ 放熱 小于 溫度低于T0時(shí)，反應(yīng)未達(dá)到平衡，反應(yīng)正向進(jìn)行，使甲醇的體積分?jǐn)?shù)逐漸增大

【解析】

(1)前10min中n(CH3OH)=0.80mol，則參加反應(yīng)的CO2也為0.80mol，利用v(CO2)==0.08mol·L-1·min-1；答案為：0.08mol·L-1·min-1；

(2) CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)

起始量 2mol 6mol 0 0

變化量 1mol 3mol 1mol 1mol

平衡量 1mol 3mol 1mol 1mol

該溫度下，此反應(yīng)的平衡常數(shù)K==；答案為：；

(3)該溫度下，若向同容積的另一容器中投入的：CO2、H2、CH3OH、H2O的濃度分別為2 mol·L-1、2 mol·L-1、1 mol·L-1、1 mol·L-1，Q=＞，所以平衡逆向移動(dòng)，v正＜v逆；

Ⅱ、(1)最高點(diǎn)及之后的所有點(diǎn)，都是該溫度下的平衡點(diǎn)。從最高點(diǎn)之后進(jìn)行分析，溫度升高，甲醇的體積分?jǐn)?shù)減小，說明平衡逆向移動(dòng)，該反應(yīng)是放熱反應(yīng)；答案為：放熱；

(2)因?yàn)樽罡唿c(diǎn)之前的所有點(diǎn)都是未平衡點(diǎn)，所以氫氣在Q點(diǎn)的轉(zhuǎn)化率小于氫氣在W點(diǎn)的轉(zhuǎn)化率；答案為：小于；

(3)0～T0內(nèi)，甲醇的體積分?jǐn)?shù)變化趨勢(shì)，從圖中便可看出，即溫度低于T0時(shí)，反應(yīng)未達(dá)到平衡，反應(yīng)正向進(jìn)行，使甲醇的體積分?jǐn)?shù)逐漸增大；答案為：溫度低于T0時(shí)，反應(yīng)未達(dá)到平衡，反應(yīng)正向進(jìn)行，使甲醇的體積分?jǐn)?shù)逐漸增大；

(4)一條曲線對(duì)應(yīng)的壓強(qiáng)是1.01×105Pa；另一條曲線對(duì)應(yīng)的壓強(qiáng)是3.03×105Pa(其它條件相同)。畫線時(shí)，注意兩點(diǎn)，一是曲線的變化趨勢(shì)，大，相當(dāng)于增大H2的體積，雖然平衡正向移動(dòng)，但H2的轉(zhuǎn)化率減��；二是相同時(shí)，增大壓強(qiáng)，平衡正向移動(dòng)，H2的轉(zhuǎn)化率大，所以壓強(qiáng)是3.03×105Pa的曲線在壓強(qiáng)是1.01×105Pa曲線的上方。故坐標(biāo)圖象為：。