Question

（10分）甲醇是一种可再生能源，具有广泛的开发和应用前景。

（1）工业上一般可采用下列反应合成甲醇：

      CO(g) ＋ 2H₂(g)    CH₃OH(g)      ΔH

①下表所列数据是该反应在不同温度下的化学平衡常数（K）。

温度	250℃	300℃	350℃
K	2.04	0.25	0.012

由表中数据判断ΔH          0 （填“＞”、“＝”或“＜”）。

②某温度下，将2 mol CO和6 mol H₂充入2L的密闭容器中，5min该反应达到平衡，测得c(CO)＝ 0.2 mol／L，则用H₂表示的5min内该反应的反应速率为             ，此时的温度为            （从上表中选择）。

③300℃时，向2L的密闭容器中投入CH₃OH(g)发生反应I，达平衡时CH₃OH(g)的分解率是50％，求起始投入CH₃OH(g)的物质的量            mol。

（2）在压强为0.1 MPa条件下，将a mol CO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。若容器容积不变，下列措施可增加甲醇产率的是       。

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．再充入1mol CO和3mol H₂

Answer

22．（1）①<；②0.32mol·L-1·min-1；250℃；③4；（2）BD。

【解析】

试题分析：（1）①对于放热反应，温度越高，K越小，对于吸热反应，温度越高，K越大，所以ΔH < 0;

②设一氧化碳的变化量为x，则 CO（g）+ 2H2（g）⇌CH3OH（g）

初始浓度（mol/L） 1 3 0

变化浓度（mol/L） x=0.8 1.6 0.8

平衡浓度（mol/L） 0.2 2.4 0.8 则V（H2）=1.6/5=0.32mol·L-1·min-1，

K=0.8/(0.2X2.4X2.4)=2.04,所以此时的温度为250℃

③根据 CO（g）+ 2H2（g）⇌CH3OH（g）

初始浓度（mol/L） 0 0 C

变化浓度（mol/L） 0.5C C 0.5C

平衡浓度（mol/L） 0.5C C 0.5C

K=0.25=0.5C/0.5CxCxC 解得C=2，则起始投入CH3OH(g)的物质的量为4mol。

（2）CO（g）+2H2（g）⇌CH3OH（g）△H2＜0；若容器容积不变，可增加甲醇产率的条件分析：A、升高温度平衡逆向进行，甲醇产率减小，A不符合；B、将CH3OH（g）从体系中分离，平衡正向进行，甲醇产增大，B符合；C、充入He，使体系总压强增大，分压不变，平衡不动，C不符合；D、按原比例再充入 CO和 H2，相当于增大体系压强，平衡向气体体积减小的方向进行，即正向进行，甲醇产率增大，D符合；选BD。

考点：考查化学平衡常数与反应热的关系；化学平衡的计算，影响平衡移动的因素等知识。