Question

【題目】已知反應2CH3OH(g) CH3OCH3(g)＋H2O(g)，某溫度下的平衡常數為400。此溫度下，在密閉容器中加入CH3OH，反應到某時刻測得各組分的濃度如下：

物質	CH3OH	CH3OCH3	H2O
濃度(mol·L－1)	0.44	0.6	0.6

(1)比較此時正、逆反應速率的大小：v正________v逆(填“>”、“<”或“＝”)。

(2)若加入CH3OH后，經10 min反應達到平衡，此時c(CH3OH)＝________；該時間內反應速率v(CH3OH)＝________；CH3OH的轉化率為________。

(3)CO可用于合成甲醇，反應方程式為CO(g)＋2H2(g)===CH3OH(g)。CO在不同溫度下的平衡轉化率與壓強的關系如下圖所示。該反應ΔH________0(填“>”或“<”)。實際生產條件控制在250℃、1.3×104kPa左右，選擇此壓強的理由是___________________。

Answer 1

【答案】(1)> (2)0.04 mol·L－1 0.16 mol·L－1·min－1 97.6%

(3)< 在250℃、1.3×104kPa時，CO的轉化率已較高，再增大壓強，CO的轉化率變化不大，同時生產成本增加

【解析】(1)該反應的濃度商表達式為Q＝，將所給濃度代入濃度商表達式：Q＝≈1.86<400，故反應向正反應方向進行，正反應速率大于逆反應速率。

(2)根據題中給出的某時刻各組分濃度，可知起始時加入的CH3OH的濃度為0.44 mol·L－1＋1.2 mol·L－1＝1.64 mol·L－1。列化學平衡三段式，設轉化的CH3OH的濃度為2x mol·L－1。

2CH3OH(g) CH3OCH3(g)＋H2O(g)

1.64 0 0

2x x x

1.64－2x x x

K＝＝400，解得x＝0.8，故平衡時c(CH3OH)＝1.64 mol·L－1－0.8 mol·L－1×2＝0.04 mol·L－1，v(CH3OH)＝＝0.16 mol·L－1·min－1，α(CH3OH)＝×100%＝97.6%。

(3)由圖可知，溫度升高，CO的轉化率降低，平衡向逆反應反向移動，故逆反應是吸熱反應，正反應是放熱反應，ΔH<0；壓強大，有利于加快反應速率，有利于使平衡正向移動，但壓強過大，需要的動力大，對設備的要求也高，在250℃、1.3×104kPa時，CO的轉化率已較高，再增大壓強，CO的轉化率變化不大，沒有必要再增大壓強。