Question

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

請回答下列問題：

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

cCH₄(g)+H₂O(g)  CO(g)+3H₂(g)   I。

CH₄的轉化率與溫度、壓強的關系如圖所示。

①已知100℃時達到平衡所需的時間為5min，則用H₂表示的平均反應速率為         

②圖中的P₁           P₂(填“<”、“>”或“=”)，100℃時平衡常數為           。

③該反應的H        0。(填“<”、“>”或“=”)

(2)在壓強為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反應生成甲醇：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率的是         (填序號)。

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，某同學設計了三組實驗，部分實驗條件已經填在了下面的實驗設計表中。

實驗編號	T(℃)	n(CO)／n(H2)	p(MPa)
l	150	1／3	0.1
2	n	1／3	5
3	350	m	5

a．上表中剩余的實驗條件數據：n=          ，m=           。

b．根據反應Ⅱ的特點，如圖是在壓強分別為0.1MPa和5MPa下CO的轉化率隨溫度變化的曲線圖，請指明圖中的壓強=        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根據速率計算公式V=3mol÷(5*60*100)= 0.0030mol/（L.s)                  

     ②在相同溫度下，P₁的CH₄轉化率比P₂的高，而對于原平衡來說壓強減小向正向移動，所以P₁小于

       P₂ ,      化學平衡常數K=生成物的濃度冪之積/反應物的濃度冪之積，代入計算得2.25×10^-4

     ③由圖可知，溫度高時，CH₄轉化率高，正向移動，所以正方向為吸熱反應，H小于0。

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

  ② 對比試驗，1與2對比，所以n=150。2和3對于，所以m=1/3 ;根據原平衡，增大壓強向正移動，所以Py比Px大。所以Px=0.1MPa 。

考點：化學反應平衡原理及其圖像分析。

點評：本題結合常規化學平衡中溫度、壓強圖進行分析，信息量較大，題目難度中等。