Question

（14分）甲醇被稱(chēng)為2l世紀(jì)的新型燃料，工業(yè)上通過(guò)下列反應(yīng)Ⅰ和Ⅱ，用CH₄和H₂O為原料來(lái)制備甲醇。
(1)將1 mol CH₄和2 mol H₂O(g)通入反應(yīng)室（容積為100L），并在一定條件下發(fā)生如下反應(yīng)：CH₄(g)+H₂O(g)CO(g)+3H₂(g)……Ⅰ
測(cè)得CH₄的轉(zhuǎn)化率與溫度、壓強(qiáng)的關(guān)系如圖。

①當(dāng)壓強(qiáng)為P₁，溫度為100℃時(shí)達(dá)到平衡所需的時(shí)間為5min。則用H₂表示0～5min內(nèi)的平均反應(yīng)速率為______。
②圖中的P₁_________P₂（填“<”、“>”或“＝”）。
③100℃時(shí)該反應(yīng)的平衡常數(shù)為______________。
④在其它條件不變時(shí)降低溫度，反應(yīng)Ⅰ的逆反應(yīng)速率將________(填“增大” “減小”或“不變”)，反應(yīng)_________移動(dòng)（填“向正方向”、“向逆方向”或“不”）。
（2）在壓強(qiáng)為0.1 MPa條件下, 將a mol CO與 3a mol H₂的混合氣體在催化劑作用下能自發(fā)反應(yīng)生成甲醇，其反應(yīng)如下：CO(g)+2H₂(g)CH₃OH(g)……Ⅱ
①則該反應(yīng)的△H________0，△S_________0(填“<”、“>”或“＝”)。
②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．充入He，使體系總壓強(qiáng)增大
③為了尋找合成甲醇的溫度和壓強(qiáng)的適宜條件，某同學(xué)設(shè)計(jì)了三組實(shí)驗(yàn)，部分實(shí)驗(yàn)條件已經(jīng)填在下面實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的表中。請(qǐng)?jiān)谙卤砜崭裰刑钊胧Ｓ嗟膶?shí)驗(yàn)條件數(shù)據(jù)。

實(shí)驗(yàn)編號(hào)	T(℃)	n (CO)/n(H2)	P(MPa)
ⅰ	150	1/3	0.1
ⅱ			5
ⅲ	350		5

Answer 1

（1）①0.003mol·L^-1·min^-1       ②<   ③2.25×10^－4  ④減少   向逆反應(yīng)方向     （2）①<   <    ②B    ③

實(shí)驗(yàn)編號(hào)	T(℃)	n (CO)/n(H2)	P(MPa)
ⅰ
ⅱ	150	1/3
ⅲ		1/3

(1)①當(dāng)壓強(qiáng)為P₁，溫度為100℃時(shí)用H₂表示0～5min內(nèi)的平均反應(yīng)速率為0.003mol·L^-1·min^-1
②在相同溫度下，P₁甲烷的轉(zhuǎn)化率大于P₂甲烷的轉(zhuǎn)化率，對(duì)于此可逆反應(yīng)，增大壓強(qiáng)，平衡左移，甲烷的轉(zhuǎn)化率降低，所以，圖中的P₁<P₂
③根據(jù)可逆反應(yīng)三步走，計(jì)算出平衡時(shí)各物質(zhì)的濃度，讓平衡時(shí)生成物濃度冪的乘積除以反應(yīng)物濃度冪的乘積，可求出平衡常數(shù)K=2.25×10^－4
④降低溫度，反應(yīng)Ⅰ的逆反應(yīng)速率將減小，根據(jù)圖像，升溫，甲烷的轉(zhuǎn)化率增大，平衡右移，正反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，所以，降溫，平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)。
（2）則該反應(yīng)的△H<0，△S<0
②增加甲醇產(chǎn)率的是使平衡左移，能左移的只有B。
③填入的條件如下：

實(shí)驗(yàn)編號(hào)	T(℃)	n (CO)/n(H2)	P(MPa)
ⅰ
ⅱ	150	1/3
ⅲ		1/3