Question

【題目】甲醇是一種可再生能源，具有開發(fā)和應(yīng)用的廣闊前景，工業(yè)上一般可采用如下反應(yīng)來合成甲醇： CO(g)+2H2(g) CH3OH(g)，現(xiàn)在實(shí)驗(yàn)室模擬該反應(yīng)并進(jìn)行分析。

（1）下圖是該反應(yīng)在不同溫度下CO的轉(zhuǎn)化率隨時(shí)間變化的曲線。

①該反應(yīng)的焓變ΔH__________0(填“＞”、“＜”或“＝”)。

②T1和T2溫度下的平衡常數(shù)大小關(guān)系是K1_______K2 (填 “＞”、“＜”或“＝”)。

③若容器容積不變，下列措施可增加甲醇產(chǎn)率的是______________。

A．升高溫度 B．將CH3OH(g)從體系中分離

C．使用合適的催化劑 D．充入He，使體系總壓強(qiáng)增大

（2）在容積為2 L的密閉容器中，由CO2和H2合成甲醇，在其他條件不變的情況下，考察溫度對(duì)反應(yīng)的影響，如圖所示

下列說法正確的是________(填序號(hào))；

①溫度為T1時(shí)，從反應(yīng)開始到平衡，生成甲醇的平均速率為v(CH3OH)＝nA/tAmol·L－1·min－1

②該反應(yīng)在T1時(shí)的平衡常數(shù)比T2時(shí)的小

③該反應(yīng)為放熱反應(yīng)

④處于A點(diǎn)的反應(yīng)體系從T1變到T2，達(dá)到平衡時(shí)增大

（3）在T1溫度時(shí)，將1 mol CO2和3 mol H2充入一密閉恒容容器中，充分反應(yīng)達(dá)到平衡后，若CO2的轉(zhuǎn)化率為α，則容器內(nèi)的壓強(qiáng)與起始?jí)簭?qiáng)之比為_____________。

Answer 1

【答案】＜＞B③④（2-α）/2

【解析】

（1）①根據(jù)圖像，先拐先平衡，即T2>T1，溫度越高，CO的轉(zhuǎn)化率降低，升高溫度，平衡向逆反應(yīng)方向進(jìn)行，根據(jù)勒夏特列原理，正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，即△H<0；②該反應(yīng)是放熱反應(yīng)，溫度越高，K越小，即K1>K2；③A、正反應(yīng)是放熱反應(yīng)，升高溫度，平衡向逆反應(yīng)方向進(jìn)行，甲醇產(chǎn)率降低，故A錯(cuò)誤；B、從體系中分離出甲醇，平衡向正反應(yīng)方向進(jìn)行，甲醇的產(chǎn)率增大，故B正確；C、催化劑對(duì)化學(xué)平衡無影響，即甲醇的產(chǎn)率不變，故C錯(cuò)誤；D、恒容狀態(tài)下，充入非反應(yīng)氣體，組分的濃度不變，化學(xué)平衡不移動(dòng)，甲醇的產(chǎn)率不變，故D錯(cuò)誤；（2）①根據(jù)化學(xué)反應(yīng)速率數(shù)學(xué)表達(dá)式，v(CH3OH)=nA/2tAmol/(L·min)，故①錯(cuò)誤；②根據(jù)圖像，T2時(shí)首先達(dá)到平衡，即T2>T1，隨著溫度的升高，甲醇的物質(zhì)的量減少，說明平衡向逆反應(yīng)方向進(jìn)行，即正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，溫度越高，化學(xué)平衡常數(shù)越小，即T1的平衡常數(shù)比T2時(shí)的大，故②錯(cuò)誤；③根據(jù)②的分析，該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，故③正確；④T1到T2，溫度升高，平衡向逆反應(yīng)方向進(jìn)行，H2的物質(zhì)的量增大，甲醇的物質(zhì)的量減少，因此此比值增大，故④正確；（3）達(dá)到平衡時(shí)，消耗CO2的物質(zhì)的量為αmol，氣體物質(zhì)的量減少2αmol，即達(dá)到平衡時(shí)氣體物質(zhì)的量為(4－2α)mol，相同條件下，壓強(qiáng)之比等于物質(zhì)的量之比，即容器內(nèi)的壓強(qiáng)與起始?jí)簭?qiáng)之比等于(4－2α)：4=(2－α) ：2。