Question

【題目】工業(yè)上一般在恒容密閉容器中采用下列反應(yīng)合成甲醇：CO(g)+2H2(g) CH3OH(g) △H

（1）下表所列數(shù)據(jù)是反應(yīng)在不同溫度下的化學(xué)平衡常數(shù)（K）

溫度/0C	270	300	350
K	2.041	0.270	0.012

①由表中數(shù)據(jù)判斷該反應(yīng)的△H_______0（填“>”“=”或“<”）

②某溫度下，將2 molCO和6 mol H2充入2L的密閉容器中，充分反應(yīng)后，達(dá)到平衡時(shí)測(cè)得c(CO)=0.2mol·L-1,則CO的轉(zhuǎn)化率為___________，此時(shí)的溫度為___________。

（2）要提高CO的轉(zhuǎn)化率，可以采取的措施是____________（填序號(hào)）。

a.升溫 b.加入催化劑 c.增加CO的濃度 d.加入H2加壓

e.加入惰性氣體加壓 f.分離出甲醇

（3）3000C時(shí)，在2L的密閉容器中充入2 mol CO，2mol CH3OH，6mol H2，則此時(shí)正__逆（填“>”“<”“=” ）

（4）尋找合適的催化劑來(lái)改善上述合成甲醇的條件一直是研究課題的重點(diǎn)。現(xiàn)分別對(duì)X、Y、Z三種催化劑進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn)（其他條件均相同）：

①X在T10C時(shí)催化效率最高，能使正反應(yīng)速率加快約3×105倍；

②Y在T20C時(shí)催化效率最高，能使正反應(yīng)速率加快約3×105倍；

③Z在T30C時(shí)催化效率最高，能使正反應(yīng)速率加快約3×106倍；

已知：T1>T2>T3，根據(jù)上述信息，寫(xiě)出你認(rèn)為在生產(chǎn)中應(yīng)該選擇的適宜催化劑并簡(jiǎn)述理由：_________。

Answer 1

【答案】 ＜ 80% 270℃ df ＞ 選Z，溫度要求低，反應(yīng)速率快

【解析】（1）①升高溫度，平衡向吸熱方向移動(dòng)，根據(jù)表中數(shù)據(jù)可知溫度越高，化學(xué)平衡常數(shù)越小，說(shuō)明平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，所以正反應(yīng)是放熱反應(yīng)，即△H＜0；②平衡時(shí)一氧化碳的物質(zhì)的量=0.2mol/L×2L=0.4mol，轉(zhuǎn)化率= n(CO)(反應(yīng))/ n(CO)(反應(yīng)開(kāi)始)×100%=(10.4)mol/2mol×100%=80%。

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

起始濃度(mol/L) 1 3 0

轉(zhuǎn)化濃度(mol/L) 0.8 1.6 0.8

平衡濃度(mol/L) 0.2 1.4 0.8

平衡常數(shù)K=0.8 / (0.2×1.42) =2.04，所以溫度是270℃。

（2）a．該反應(yīng)是放熱反應(yīng)，升高溫度平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，a錯(cuò)誤；b．催化劑對(duì)平衡移動(dòng)無(wú)影響，b錯(cuò)誤；c．增加CO的濃度，平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，但CO的轉(zhuǎn)化率降低，c錯(cuò)誤；d．加入H2，平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，一氧化碳的轉(zhuǎn)化率增大，d正確；e．加入惰性氣體加壓，參加反應(yīng)的氣體壓強(qiáng)不變，平衡不移動(dòng)，e錯(cuò)誤；f．分離出甲醇，平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，一氧化碳的轉(zhuǎn)化率增大，f正確；答案選df；（3）因?yàn)?/span>T1＞T2＞T3，所以溫度越低平衡常數(shù)越大，反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率越大，又催化劑同等程度加快反應(yīng)速率，所以既能在低溫下作用又能加快反應(yīng)速率的催化劑最好選用Z。