Question

【題目】合成氣（CO+H2）廣泛用于合成有機(jī)物，工業(yè)上常采用天然氣與水蒸氣反應(yīng)等方法來制取合成氣。

（1）在150℃時(shí)2L的密閉容器中，將2molCH4和2molH2O(g)混合，經(jīng)過15min達(dá)到平衡，此時(shí)CH4的轉(zhuǎn)化率為60%�；卮鹣铝袉栴}：

①從反應(yīng)開始至平衡，用氫氣的變化量來表示該反應(yīng)速率v(H2)=__。

②在該溫度下，計(jì)算該反應(yīng)的平衡常數(shù)K=__。

③下列選項(xiàng)中能表示該反應(yīng)已達(dá)到平衡狀態(tài)的是__。

A.v(H2)逆=3v(CO)正

B.密閉容器中混合氣體的密度不變

C.密閉容器中總壓強(qiáng)不變

D.C(CH4)=C(CO)

（2）合成氣制甲醚的反應(yīng)方程式為2CO(g)+4H2(g)CH3OCH3（g）+H2O(g) △H=bkJ/mol。有研究者在催化劑（Cu—Zn—Al—O和A12O3)、壓強(qiáng)為5.OMPa的條件下，由H2和CO直接制備甲醚，結(jié)果如圖所示。

①290℃前，CO轉(zhuǎn)化率和甲醚產(chǎn)率的變化趨勢不一致的原因是__；

②b__0，（填“＞”或“＜”或“=”）理由是__。

（3）合成氣中的氫氣也用于合成氨氣：N2+3H22NH3。保持溫度和體積不變，在甲、乙、丙三個(gè)容器中建立平衡的相關(guān)信息如下表。則下列說法正確的是__；

A.n1=n2=3.2 B.φ甲=φ丙＞φ乙 C.ν乙＞ν丙＞ν甲 D.P乙＞P甲=P丙

容器	體積	起始物質(zhì)	平衡時(shí)NH3的物質(zhì)的量	平衡時(shí)N2的 體積分?jǐn)?shù)	反應(yīng)開始時(shí)的速率	平衡時(shí)容器內(nèi)壓強(qiáng)
甲	1L	1molN2+3molH2	1.6mol	φ甲	ν甲	P甲
乙	1L	2molN2+6molH2	n1mol	φ乙	ν乙	P乙
丙	2L	2molN2+6molH2	n2mol	φ丙	ν丙	P丙

Answer 1

【答案】0.12mol·L-1·min-1 21.87 AC 有副反應(yīng)發(fā)生 ＜ 平衡后，升高溫度，產(chǎn)率降低 BD

【解析】

（1）

①v(H2)==0.12mol·L-1·min-1；

②K＝==21.87mol2L-2；

③A．v逆(H2)＝3v正(CO)，根據(jù)反應(yīng)速率之比等于化學(xué)計(jì)量數(shù)之比有v正(H2)＝3v正(CO)，故v逆(H2)＝v正(H2)，反應(yīng)已達(dá)到平衡狀態(tài)，選項(xiàng)A選；

B．參與反應(yīng)的物質(zhì)均為氣體，氣體的總質(zhì)量不變，反應(yīng)在恒容條件下進(jìn)行，故密度始終保持不變，密閉容器中混合氣體的密度不變，不能說明反應(yīng)已達(dá)到平衡狀態(tài)，選項(xiàng)B不選；

C．同溫同壓下，氣體的壓強(qiáng)與氣體的物質(zhì)的量成正比，該反應(yīng)正反應(yīng)為氣體體積增大的反應(yīng)，密閉容器中總壓強(qiáng)不變，則總物質(zhì)的量不變，說明反應(yīng)已達(dá)到平衡狀態(tài)，選項(xiàng)C選；

D．反應(yīng)開始時(shí)加入2 mol CH4和2 mol H2O(g)，反應(yīng)過程中兩者的物質(zhì)的量始終保持相等，c(CH4)=c(CO)不能說明反應(yīng)已達(dá)到平衡狀態(tài)，選項(xiàng)D不選。

答案選AC；

（4）① 290℃前，CO轉(zhuǎn)化率隨溫度升高而降低，根據(jù)反應(yīng)2CO(g) + 4H2(g)CH3OCH3（g）+ H2O(g)可知甲醚是生成物，產(chǎn)率應(yīng)該降低，但反而增大，證明還有另外的反應(yīng)生成甲醚，即CO的轉(zhuǎn)化率和甲醚產(chǎn)率的變化趨勢不一致的原因是有副反應(yīng)發(fā)生；

②根據(jù)圖中信息可知，平衡后，升高溫度，產(chǎn)率降低，平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，逆反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，則正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，△H=b＜0。

（3）根據(jù)表中數(shù)據(jù)知，甲丙中各反應(yīng)物的濃度相等，所以相當(dāng)于等效平衡，平衡時(shí)N2的體積分?jǐn)?shù)相等；乙中各反應(yīng)物濃度是甲的2倍，且壓強(qiáng)大于甲，增大壓強(qiáng)，平衡向氣體體積縮小的方向移動(dòng)，所以平衡時(shí)乙中N2的體積分?jǐn)?shù)小于甲；

A．甲丙中各反應(yīng)物的濃度相等，n2=3.2，乙壓強(qiáng)大于甲乙，平衡正向移動(dòng)，n1＞3.2，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；

B．甲丙為等效平衡，平衡時(shí)N2的體積分?jǐn)?shù)相等φ甲 =φ丙，乙壓強(qiáng)大，平衡正向移動(dòng)，平衡時(shí)乙中N2的體積分?jǐn)?shù)小于甲，故φ甲 =φ丙＞φ乙，選項(xiàng)B正確；

C．甲丙中各反應(yīng)物的濃度相等，為等效平衡，反應(yīng)速率相等，ν丙=ν甲，乙中各反應(yīng)物濃度平衡時(shí)接近甲丙的二倍，反應(yīng)速率較大，ν乙＞ν丙=ν甲，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；

D．體積相同的容器中，甲丙等效，單位體積氣體總物質(zhì)的量濃度相同，壓強(qiáng)相等P甲 =P丙，乙中平衡時(shí)單位體積氣體總物質(zhì)的量接近甲丙的二倍，P乙＞P甲 =P丙，選項(xiàng)D正確。

答案選BD。