Question

【題目】甲醇是一種可再生能源，具有廣泛的開發和應用前景。工業上一般采用下列兩種反應合成甲醇。反應Ⅰ：CO(g)＋2H2(g) CH3OH(g)　ΔH1

反應Ⅱ：CO2(g)＋3H2(g) CH3OH(g)＋H2O(g)　ΔH2

下表所列數據是反應Ⅰ在不同溫度下的化學平衡常數(K)：

溫度	250 ℃	300 ℃	350 ℃
K	2.0	0.27	0.012

(1)由表中數據判斷ΔH1________(填“＞”、“＜”或“＝”)0；反應CO2(g)＋H2(g) CO(g)＋H2O(g)　ΔH3＝___________(用ΔH1和ΔH2表示)。

(2)若容器容積不變，則下列措施可提高反應Ⅰ中CO轉化率的是________(填字母序號)

A．充入CO，使體系總壓強增大 B．將CH3OH(g)從體系中分離

C．充入He，使體系總壓強增大 D．使用高效催化劑

(3)保持恒溫恒容條件對于反應Ⅱ:將10 mol CO2和30mol H2放入1 L的密閉容器中，充分反應后測得CO2的轉化率為60%，則該反應的平衡常數為____________________。若維持條件不變向該容器中投入10 mol CO2、30mol H2、10 mol CH3OH(g)和 10mol H2O(g)，判斷平衡移動的方向是________(填“正向移動”、“逆向移動”或“不移動”)。

(4)反應Ⅰ的逆反應速率與時間的關系如圖所示。由圖可知，反應在t1、t3、t7時都達到了平衡，而t2、t8時都改變了一種條件，試判斷改變的條件：t2時_______________________；t8時______________________________。

Answer 1

【答案】＜ ΔH2－ΔH1 B 1/192 正向移動 升溫或增大生成物的濃度 使用催化劑

【解析】

（1）由表中數據可知，隨溫度升高，平衡常數K減小，說明溫度升高，平衡逆向進行，所以正向是放熱反應，根據蓋斯定律計算△H3；

（2）根據影響平衡移動的因素進行分析；

（3）根據三段式計算反應的平衡常數；

（4）t2時平衡逆向移動，改變的條件可以是升溫或增大生成物的濃度；t8時平衡不移動，改變的條件是使用了催化劑。

（1）由表中數據可知，隨溫度升高，平衡常數K減小，說明溫度升高，平衡逆向進行，所以正向是放熱反應，即△H1<0；根據蓋斯定律，CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) △H3=△H2-△H1，故答案為：＜，ΔH2－ΔH1。

（2）A.充入CO，使體系總壓強增大，平衡向正反應移動，但CO的轉化率降低，故A錯誤；

B.將CH3OH（g）從體系中分離，平衡向正反應方向移動，CO轉化率增大，故B正確；

C.充入He，使體系總壓強增大，各物質的濃度不變，平衡不移動，CO轉化率不變，故C錯誤；

D.使用高效催化劑，不能改變平衡，故D錯誤。

故答案為：B。

（3）充分反應后測得CO2的轉化率為60%，則參加反應的n（CO2）=10mol×60%=6mol，

CO2（g）+3H2（g）CH3OH（g）+H2O（g）

開始（mol/L） 10 30 0 0

轉化（mol/L） 6 18 6 6

平衡（mol/L） 4 12 6 6

反應Ⅱ的平衡常數K=c（CH3OH）c（H2O）c（CO2）c3（H2）=6×6/4×123=1/192；

若維持條件不變向該容器中投入10molCO2、30molH2、10molCH3OH(g)和10molH2O(g)，根據等效平衡理論，相當于增大壓強，則化學平衡正向移動，

故答案為：1/192，正向移動。

（4）由于縱坐標只表示v逆，為了便于求解，在解題時可把v正補上，t2時平衡逆向移動，改變的條件可以是升溫或增大生成物的濃度；t8時平衡不移動，改變的條件是使用了催化劑，故答案為：升溫或增大生成物的濃度，使用催化劑。