Question

【題目】甲醇是一種可再生能源，具有廣泛的開發(fā)和應(yīng)用前景。工業(yè)上一般采用下列兩種反應(yīng)合成甲醇。反應(yīng)Ⅰ：CO(g)＋2H2(g) CH3OH(g)　ΔH1

反應(yīng)Ⅱ：CO2(g)＋3H2(g) CH3OH(g)＋H2O(g)　ΔH2

下表所列數(shù)據(jù)是反應(yīng)Ⅰ在不同溫度下的化學(xué)平衡常數(shù)(K)：

溫度	250 ℃	300 ℃	350 ℃
K	2.0	0.27	0.012

(1)由表中數(shù)據(jù)判斷ΔH1________(填“＞”、“＜”或“＝”)0；反應(yīng)CO2(g)＋H2(g) CO(g)＋H2O(g)　ΔH3＝___________(用ΔH1和ΔH2表示)。

(2)若容器容積不變，則下列措施可提高反應(yīng)Ⅰ中CO轉(zhuǎn)化率的是________(填字母序號(hào))

A．充入CO，使體系總壓強(qiáng)增大 B．將CH3OH(g)從體系中分離

C．充入He，使體系總壓強(qiáng)增大 D．使用高效催化劑

(3)保持恒溫恒容條件對(duì)于反應(yīng)Ⅱ:將10 mol CO2和30mol H2放入1 L的密閉容器中，充分反應(yīng)后測(cè)得CO2的轉(zhuǎn)化率為60%，則該反應(yīng)的平衡常數(shù)為____________________。若維持條件不變向該容器中投入10 mol CO2、30mol H2、10 mol CH3OH(g)和 10mol H2O(g)，判斷平衡移動(dòng)的方向是________(填“正向移動(dòng)”、“逆向移動(dòng)”或“不移動(dòng)”)。

(4)反應(yīng)Ⅰ的逆反應(yīng)速率與時(shí)間的關(guān)系如圖所示。由圖可知，反應(yīng)在t1、t3、t7時(shí)都達(dá)到了平衡，而t2、t8時(shí)都改變了一種條件，試判斷改變的條件：t2時(shí)_______________________；t8時(shí)______________________________。

Answer 1

【答案】＜ ΔH2－ΔH1 B 1/192 正向移動(dòng) 升溫或增大生成物的濃度 使用催化劑

【解析】

（1）由表中數(shù)據(jù)可知，隨溫度升高，平衡常數(shù)K減小，說明溫度升高，平衡逆向進(jìn)行，所以正向是放熱反應(yīng)，根據(jù)蓋斯定律計(jì)算△H3；

（2）根據(jù)影響平衡移動(dòng)的因素進(jìn)行分析；

（3）根據(jù)三段式計(jì)算反應(yīng)的平衡常數(shù)；

（4）t2時(shí)平衡逆向移動(dòng)，改變的條件可以是升溫或增大生成物的濃度；t8時(shí)平衡不移動(dòng)，改變的條件是使用了催化劑。

（1）由表中數(shù)據(jù)可知，隨溫度升高，平衡常數(shù)K減小，說明溫度升高，平衡逆向進(jìn)行，所以正向是放熱反應(yīng)，即△H1<0；根據(jù)蓋斯定律，CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) △H3=△H2-△H1，故答案為：＜，ΔH2－ΔH1。

（2）A.充入CO，使體系總壓強(qiáng)增大，平衡向正反應(yīng)移動(dòng)，但CO的轉(zhuǎn)化率降低，故A錯(cuò)誤；

B.將CH3OH（g）從體系中分離，平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，CO轉(zhuǎn)化率增大，故B正確；

C.充入He，使體系總壓強(qiáng)增大，各物質(zhì)的濃度不變，平衡不移動(dòng)，CO轉(zhuǎn)化率不變，故C錯(cuò)誤；

D.使用高效催化劑，不能改變平衡，故D錯(cuò)誤。

故答案為：B。

（3）充分反應(yīng)后測(cè)得CO2的轉(zhuǎn)化率為60%，則參加反應(yīng)的n（CO2）=10mol×60%=6mol，

CO2（g）+3H2（g）CH3OH（g）+H2O（g）

開始（mol/L） 10 30 0 0

轉(zhuǎn)化（mol/L） 6 18 6 6

平衡（mol/L） 4 12 6 6

反應(yīng)Ⅱ的平衡常數(shù)K=c（CH3OH）c（H2O）c（CO2）c3（H2）=6×6/4×123=1/192；

若維持條件不變向該容器中投入10molCO2、30molH2、10molCH3OH(g)和10molH2O(g)，根據(jù)等效平衡理論，相當(dāng)于增大壓強(qiáng)，則化學(xué)平衡正向移動(dòng)，

故答案為：1/192，正向移動(dòng)。

（4）由于縱坐標(biāo)只表示v逆，為了便于求解，在解題時(shí)可把v正補(bǔ)上，t2時(shí)平衡逆向移動(dòng)，改變的條件可以是升溫或增大生成物的濃度；t8時(shí)平衡不移動(dòng)，改變的條件是使用了催化劑，故答案為：升溫或增大生成物的濃度，使用催化劑。