Question

【題目】工業(yè)上一般在密閉容器中采下列反應合成甲醇：CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)

（1）不同溫度下的平衡轉化率與壓強的關系如圖所示。

①該反應△H_______0(填“>”或“<”)，則該反應__________自發(fā)進行(填“一定能”、“一定不能”、“ 不一定”)

②實際生產(chǎn)條件控制在250℃、1.3×104kPa左右，選擇此壓強的理由是_____________。

（2）某溫度下，將2molCO和6molH2充入2L的密閉容器中，充分反應后，達到平衡時測得c(CO)=0.1mol·L-1。

①若此時向體系中再充入0.6mo1CO和0.6mo1CH3OH，則平衡__________(填“向正反應方向移動”或“向逆反應方向移動”或“不移動”)

②在其他條件不變的情況下，將容器體積壓縮到原來的，與原平衡相比，下列有關說法正確的是_________(填序號)。

a.氫氣的濃度減少 b.正反應速率加快，逆反應速率也加快

c.甲醇的物質(zhì)的量增加 d.重新平衡時n(H2)/n(CH3OH)增大

③若保持同一溫度起始投料為amolCO、bmolH2、cmolCH3OH，欲使平衡混合物中各組成與原平衡相同，且開始時該反應向逆反應方向進行，c的取值范圍是_____________。

Answer 1

【答案】 < 不一定 該壓強下，CO的轉化率已較高(90%左右)，再增大壓強CO轉化率提高不大，且生產(chǎn)成本增加 向正反應方向移動 bc 1.8<c≤2

【解析】(1)①由圖像可知，壓強一定時，溫度越高CO的轉化率越小，說明升高溫度平衡向逆反應方向移動，則正反應為放熱反應，即△H＜0；該反應正反應是氣體物質(zhì)的量減小的反應，故熵減小，即△S＜0；由△G=△H-T△S＜0，反應自發(fā)進行，可知該反應在低溫趨向自發(fā)進行，高溫下不能自發(fā)進行，該反應不一定自發(fā)進行，故答案為：＜；不一定；

②由圖可知，在250℃、1.3×104kPa左右，CO轉化率已較高(達90%左右)，增大壓強CO轉化率提高不大，且生產(chǎn)成本增加，故實際生產(chǎn)條件控制在1.3×104kPa左右，故答案為：該壓強下，CO轉化率已較高(90%左右)，再增大壓強CO轉化率提高不大，且生產(chǎn)成本增加；

(2)①2molCO和6molH2充入2L的密閉容器中，CO、H2的起始濃度分別為=1mol/L、=3mol/L，充分反應后，達到平衡時測得c(CO)=0.1mol/L，CO濃度變化為1mol/L-0.1mol/L=0.9mol/L，則：

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

開始(mol/L)：1 3 0

變化(mol/L)：0.9 1.8 0.9

平衡(mol/L)：0.1 1.2 0.9

故該溫度下，該反應的平衡常數(shù)K==6.25，向體系中再充入0.6mo1CO和0.6mo1CH3OH，Qc==2.08＜K，平衡向正反應方向移動，故答案為：向正反應方向移動；

②a．增大壓強，平衡時氫氣的濃度增大，故a錯誤；b．增大壓強，反應物、生成物的濃度都增大，故正、逆反應速率都加快，故b正確；c．增大壓強平衡向正反應方向移動，甲醇的物質(zhì)的量增加，故c正確；d．增大壓強平衡向正反應方向移動，氫氣的物質(zhì)的量減小、甲醇的物質(zhì)的量增大，故重新平衡時減小，故d錯誤，故答案為：bc；

③由①計算可知，平衡時CH3OH的物質(zhì)的量為0.9mol/L×2L=1.8mol，所以c＞1.8mol平衡向逆反應進行，按化學計量數(shù)轉化到左邊，得到2molCO時c的值最大，所以c最大為2mol，所以1.8＜c≤2，故答案為：1.8＜c≤2。