Question

甲醇是一种新型燃料，甲醇燃料电池即将从实验室走向工业化生产。工业上一般以CO和H₂为原料合成甲醇，该反应的热化学方程式为：CO(g)+ 2H₂(g) CH₃OH(g) △H₁=－116 kJ·mol^－1

（1）下列措施中既有利于增大反应速率又有利于提高CO转化率的是_____________。

A．随时将CH₃OH与反应混合物分离

B．降低反应温度

C．增大体系压强

D．使用高效催化剂

（2）在容积为1L的恒容容器中，分别研究在230℃、250℃、270℃三种温度下合成甲醇的规律。右图是上述三种温度下不同的H₂和CO的起始组成比（起始时CO的物质的量均为1mol）与CO平衡转化率的关系。请回答：

①在上述三种温度中，曲线Z对应的温度是                 

②利用图中a点对应的数据，计算出曲线Z在对应温度下CO(g)+ 2H₂(g) CH₃OH(g)的平衡常数 K=                     。

（3）在某温度下，将一定量的CO和H₂投入10L的密闭容器中，5min时达到平衡，各物质的物质的浓度(mol•L^－1)变化如下表所示：

	0min	5min	10min
CO	0.1		0.05
H2	0.2		0.2
CH3OH	0	0.04	0.05

若5min～10min只改变了某一条件，所改变的条件是         ；且该条件所改变的量是               

Answer

（1）C（2）①270℃ ②4 L2/mol2

（3）增大氢气的浓度 增大了0.1mol/L

【解析】

试题分析：（1）、A、随时将CH3OH与反应混合物分离，平衡正向移动，提高了CO转化率，但反应速率降低；B、该反应为放热反应，降低反应温度，平衡正向移动，提高了CO转化率，但反应速率降低；C、增大体系压强，平衡正向移动，提高了CO转化率，反应速率增大；D、使用高效催化剂，只能增大反应速率，平衡不移动，CO转化率不变；（2）、①根据反应CO（g）+2H2（g）=CH3OH（g）△H1=-116kJ/mol，是放热反应，温度越高，转化率越低，所以曲线Z对应的温度是270℃；②该反应的平衡常数K=，a点时，CO转化率50%，反应消耗了2mol×50%=1molCO，消耗氢气2mol，剩余1molCO，n（H2）=3mol-2mol=1mol，生成1mol甲醇，a点各组分的浓度是：c（CH3OH）==0.5mol/L，c（CO）==0.5mol/L，c（H2）==0.5mol/L，带入表达式得：K==4L2·mol，（3）、反应达到平衡时，根据反应方程式知各物理量之间的关系式知，c（CO）=0.1mol/L-0.04mol/L=0.06mol/L，C（H2）=0.2mol/L-0.08mol/L=0.12mol/L，10min时，c（CO）减小，c（H2）增大，c（CH3OH）增大，则平衡向正反应方向移动，但氢气浓度增大，所以改变的物理量是增加氢气的物质的量或增加氢气的浓度，该条件所改变的量增大了0.1mol/L；

考点：化学平衡移动原理、盖斯定律