Question

在催化剂的作用下会发生反应：CO(g)+2H₂(g)⇌CH₃OH(g)。回答下列问题：

(1)某温度下，将2molCO与5molH₂的混合气体充入容积为2L 的恒容密闭容器中，经过5 min 后，反应达到平衡，此时转移 6 mol电子。从起始至平衡时v(CH₃OH)=______mol·L^-1·min^-1，该反应的平衡常数为______L²·mol^-2。

(2)在一定压强下，向容积为V L的容器中充入a molCO与2a molH₂，在催化剂作用下反应生成甲醇，CO 平衡转化率与温度、压强的关系如图所示。

①p₁____(填“＞” “＜”或“=”，下同)p₂，△H_____0。

②下列能使该反应的化学反应速率增大，且平衡向正反应方向移动的是    __________(填字母)。

A．及时分离出CH₃OH气体     B．适当升高温度

C．增大H₂的浓度                D．选择高效催化剂

Answer

0.15 3 ＜ ＜ C

【解析】

根据电子转移的物质的量计算反应的CO的物质的量，进而计算化学反应速率，结合三段式计算化学平衡常数，由“定一议二”比较压强大小，通过温度对平衡的影响判断反应吸放热情况，根绝化学反应速率和平衡移动的影响因素进行判断。

(1)根据题干信息可知，反应CO(g)+2H2(g)⇌CH3OH(g)中，每消耗1molCO，转移4mol电子，因此在反应达到平衡时转移6mol电子，说明从起始至平衡CO消耗了1.5mol，列三段式有：

所以，平衡常数；

(2)①根据图像分析，温度相同时，p1到p2的过程CO的转化率增大，说明平衡正向移动，由于该反应是气体体积减小的反应，所以p1到p2为增大压强的过程，即p1＜p2；升高温度，CO的转化率减小，说明平衡逆向移动，该反应正反应为放热反应，即△H＜0；

②A．及时分离除CH3OH气体平衡向正反应方向进行，但不能使化学反应速率增大，A不符合题意；

B．适当升高温度反应速率增大，但平衡向逆反应方向进行，B不符合题意；

C．增大H2的浓度能使该反应的反应速率增大，且平衡向正反应方向移动，C符合题意；

D．选择高效催化剂加快反应速率，但平衡不移动，D不符合题意；

答案选C。