Question

(8分)甲醇是一种很好的燃料，工业上用CH₄和H₂O(g)为原料，通过反应I和II来制备甲醇。

请回答下列问题：

(1)将1.0molCH₄和2.0molH₂O(g)通入反应室(容积为l00L)，在一定条件下发生反应：

cCH₄(g)+H₂O(g)  CO(g)+3H₂(g)   I。

CH₄的转化率与温度、压强的关系如图所示。

①已知100℃时达到平衡所需的时间为5min，则用H₂表示的平均反应速率为         

②图中的P₁           P₂(填“<”、“>”或“=”)，100℃时平衡常数为           。

③该反应的H        0。(填“<”、“>”或“=”)

(2)在压强为0.1MPa条件下，a molCO与3a mol H₂的混合气体在催化剂作用下能自发反应生成甲醇：CO(g)+2H₂(g) CH₃0H(g)  H<0  Ⅱ。

①若容器容积不变，下列措施可增加甲醇产率的是         (填序号)。

A．升高温度                                                          B．将CH₃OH(g)从体系中分离

C．充入He，使体系总压强增大                   D．再充人lmolCO和3 mol H₂

②为了寻找合成甲醇的适宜温度和压强，某同学设计了三组实验，部分实验条件已经填在了下面的实验设计表中。

实验编号	T(℃)	n(CO)／n(H2)	p(MPa)
l	150	1／3	0.1
2	n	1／3	5
3	350	m	5

a．上表中剩余的实验条件数据：n=          ，m=           。

b．根据反应Ⅱ的特点，如图是在压强分别为0.1MPa和5MPa下CO的转化率随温度变化的曲线图，请指明图中的压强=        MPa。

Answer

（1）①0.0030mol/L              ②< ,        2.25×10-4          ③>

(2)①B  D                ②150   1/3    

【解析】

试题分析：

（1）①根据速率计算公式V=3mol÷(5*60*100)= 0.0030mol/（L.s)                  

     ②在相同温度下，P1的CH4转化率比P2的高，而对于原平衡来说压强减小向正向移动，所以P1小于

       P2 ,      化学平衡常数K=生成物的浓度幂之积/反应物的浓度幂之积，代入计算得2.25×10-4

     ③由图可知，温度高时，CH4转化率高，正向移动，所以正方向为吸热反应，H小于0。

（2）①减小生成物浓度，与增大反应物浓度都可以增大其转化率，而升高温度只是增加了反应速率，充入He不会影响反应速率。                  

  ② 对比试验，1与2对比，所以n=150。2和3对于，所以m=1/3 ;根据原平衡，增大压强向正移动，所以Py比Px大。所以Px=0.1MPa 。

考点：化学反应平衡原理及其图像分析。