Question

(8分)甲醇是一種很好的燃料，工業上用CH₄和H₂O(g)為原料，通過反應I和II來制備甲醇。
請回答下列問題：
(1)將1.0molCH₄和2.0molH₂O(g)通入反應室(容積為l00L)，在一定條件下發生反應：
cCH₄(g)+H₂O(g) CO(g)+3H₂(g)   I。
CH₄的轉化率與溫度、壓強的關系如圖所示。

①已知100℃時達到平衡所需的時間為5min，則用H₂表示的平均反應速率為        
②圖中的P₁          P₂(填“<”、“>”或“=”)，100℃時平衡常數為          。
③該反應的H       0。(填“<”、“>”或“=”)
(2)在壓強為0.1MPa條件下，a molCO與3a mol H₂的混合氣體在催化劑作用下能自發反應生成甲醇：CO(g)+2H₂(g) CH₃0H(g) H<0  Ⅱ。
①若容器容積不變，下列措施可增加甲醇產率的是        (填序號)。

A．升高溫度	B．將CH3OH(g)從體系中分離
C．充入He，使體系總壓強增大	D．再充人lmolCO和3 mol H2

②為了尋找合成甲醇的適宜溫度和壓強，某同學設計了三組實驗，部分實驗條件已經填在了下面的實驗設計表中。

實驗編號	T(℃)	n(CO)／n(H2)	p(MPa)
l	150	1／3	0.1
2	n	1／3	5
3	350	m	5

a．上表中剩余的實驗條件數據：n=         ，m=          。
b．根據反應Ⅱ的特點，如圖是在壓強分別為0.1MPa和5MPa下CO的轉化率隨溫度變化的曲線圖，請指明圖中的壓強=       MPa。

Answer 1

（1）①0.0030mol/L            ②<  ,      2.25×10^-4              ③>
(2)①B  D             ②150   1/3    

解析試題分析：
（1）①根據速率計算公式V="3mol÷(5*60*100)=" 0.0030mol/（L.s)            
②在相同溫度下，P₁的CH₄轉化率比P₂的高，而對于原平衡來說壓強減小向正向移動，所以P₁小于
P₂ ,   化學平衡常數K=生成物的濃度冪之積/反應物的濃度冪之積，代入計算得2.25×10^-4
③由圖可知，溫度高時，CH₄轉化率高，正向移動，所以正方向為吸熱反應，H小于0。
（2）①減小生成物濃度，與增大反應物濃度都可以增大其轉化率，而升高溫度只是增加了反應速率，充入He不會影響反應速率。          
② 對比試驗，1與2對比，所以n=150。2和3對于，所以m="1/3" ;根據原平衡，增大壓強向正移動，所以Py比Px大。所以Px="0.1MPa" 。
考點：化學反應平衡原理及其圖像分析。
點評：本題結合常規化學平衡中溫度、壓強圖進行分析，信息量較大，題目難度中等。