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)到平衡時測得c(CO)=0.2mol·L-1,則CO的轉(zhuǎn)化率為___________，此時的溫度為___________。

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

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

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

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

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

③Z在T30C時催化效率最高，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，寫出你認(rèn)為在生產(chǎn)中應(yīng)該選擇的適宜催化劑并簡述理由：_________。

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，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，說明平衡向逆反應(yīng)方向移動，所以正反應(yīng)是放熱反應(yīng)，即△H＜0；②平衡時一氧化碳的物質(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，a錯誤；b．催化劑對平衡移動無影響，b錯誤；c．增加CO的濃度，平衡向正反應(yīng)方向移動，但CO的轉(zhuǎn)化率降低，c錯誤；d．加入H2，平衡向正反應(yīng)方向移動，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)的氣體壓強不變，平衡不移動，e錯誤；f．分離出甲醇，平衡向正反應(yīng)方向移動，一氧化碳的轉(zhuǎn)化率增大，f正確；答案選df；（3）因為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。