Question

甲醇被稱為2l世紀(jì)的新型燃料，工業(yè)上通過下列反應(yīng)I和II，用CH₄和H₂O為原料來(lái)制備甲醇：
CH₄(g)+H₂O(g)  CO(g)+3H₂ (g)……I   CO(g)+2H₂(g) CH₃OH(g) ……II。
（1）將1.0 mol CH₄和2.0 mol H₂O(g)通入容積為100L反應(yīng)室，在一定條件下發(fā)生反應(yīng)I，CH₄的平衡轉(zhuǎn)化率與溫度、壓強(qiáng)的關(guān)系如圖。

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)的值為__________ 。
（2）在壓強(qiáng)為0.1 MPa條件下， 將a mol CO與 3a mol H₂的混合氣體在催化劑作用下，自發(fā)反應(yīng)Ⅱ，生成甲醇。
③該反應(yīng)的△H ____ 0；若容器容積不變，下列措施可增加甲醇產(chǎn)率的是________。

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．再充入1mol CO和3mol H2

④為了尋找合成甲醇的溫度和壓強(qiáng)的適宜條件，某同學(xué)設(shè)計(jì)三組實(shí)驗(yàn)，部分實(shí)驗(yàn)條件已經(jīng)填在下面實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)表中。

實(shí)驗(yàn)編號(hào)	T(℃)	N(CO)/n(H2)	P（Mpa）
i	150	1/3	0.1
ii			5
iii	350		5

 
a．請(qǐng)?jiān)谏媳砜崭裰刑钊胧Ｓ嗟膶?shí)驗(yàn)條件數(shù)據(jù)。
b．根據(jù)反應(yīng)II的特點(diǎn)，在給出的坐標(biāo)圖中，畫出在5MPa條件下CO的轉(zhuǎn)化率隨溫度變化的趨勢(shì)曲線示意圖，并標(biāo)明壓強(qiáng)。

Answer 1

（1）①0.003mol/（L·min）（2分）   ②<（2分）2.25×10^-4（3分）  ^­
（2）③<（2分） BD（2分）   ④a．（見下表，3分）   b．（見下圖，2分）

實(shí)驗(yàn)編號(hào)	T（℃）	n（CO）/n（H2）	P（Mpa）
i	150	1/3	0.1
ii	150	1/3	5
iii	350	1/3	5

 

試題分析：⑴①0.003mol/（L·min）   ②<2.25×10^-4    ⑵③反應(yīng)Ⅱ?yàn)殪販p的反應(yīng)，要自發(fā)反應(yīng)必須為放熱反應(yīng)，故△H < 0,若容器容積不變，可增加甲醇產(chǎn)率的措施有BD。④a通過“控制變量法”探究外界條件對(duì)化學(xué)平衡的影響，探究的前提只能是改變一個(gè)條件，而其它條件不變，由此可得：Ⅱ中溫度為150℃，n （CO）/n（H₂）=1/3，Ⅲ中n （CO）/n（H₂）為1/3；