Question

甲醇是一种可再生能源,具有广泛的开发和应用前景。工业上一般采用下列两种反应合成甲醇。

反应Ⅰ:CO(g)+2H₂(g)CH₃OH(g) ΔH₁

反应Ⅱ:CO₂(g)+3H₂(g)CH₃OH(g)+ H₂O(g) ΔH₂

下表所列数据是反应Ⅰ在不同温度下的化学平衡常数(K):

温度	250 ℃	300 ℃	350 ℃
K	2.0	0.27	0.012

（1）在一定条件下将2 mol CO和6 mol H₂充入2 L的密闭容器中发生反应Ⅰ,5 min后测得c(CO)=0.4 mol/L,计算可得此段时间的反应速率(用H₂表示)为              mol/(L·min)。

（2）由表中数据判断ΔH₁            0(填“>”、“<”或“=”)；反应CO₂(g)+H₂(g)CO(g)+H₂O(g) ΔH₃=              (用ΔH₁和ΔH₂表示)。

（3）若容器容积不变,则下列措施可提高反应Ⅰ中CO转化率的是           (填字母序号)。

A．充入CO,使体系总压强增大        B．将CH₃OH(g)从体系中分离

C．充入He,使体系总压强增大       D．使用高效催化剂

（4）写出反应Ⅱ的化学平衡常数表达式:K_Ⅱ=             ；保持恒温恒容,将反应Ⅱ的平衡体系中各物质浓度均增大为原来的2倍,则化学平衡                 移动(填“正向”、“逆向”或“不”)，平衡常数K_Ⅱ               (填“变大”、“变小”或“不变”)。

Answer

（1）0.24 （2）< ΔH2 - ΔH1 （3）b （4）

正向 不变

【解析】

试题分析：：（1）CO浓度变化量为2mol/2L - 0.4mol/L=0.6mol/L，故v（CO）=0.6mol/l / 5min

=0.12mol/（L•min），速率之比等于化学计量数之比，故v（H2）=2v（CO）=2×0.12mol/（L•min）=0.24mol/（L•min），

（2）由表中数据可知，随温度升高，平衡常数K减小，说明温度升高，平衡逆向进行，所以正向是放热反应，ΔH1<0; 反应Ⅲ即为反应Ⅱ减反应Ⅰ，故ΔH3=ΔH2 - ΔH1

（3）a．充入CO，使体系总压强增大，平衡向正反应移动，但CO的转化率降低，故a错误；

b．将CH3OH（g）从体系中分离，平衡向正反应方向移动，CO转化率增大，故b正确；

c．充入He，使体系总压强增大，各物质的浓度不变，平衡不移动，CO转化率不变，故c错误；

d．催化剂不影响平衡移动；

（4）反应Ⅱ：CO2（g）+3H2（g）⇌CH3OH（g）+H2O（g）的平衡常数压强增大，平衡向物质的量减少的方向，故正向；而平衡常数只与温度有关。

考点：考查了化学反应速率、化学平衡常数、化学平衡的影响因素等相关知识。