Question

甲醇被稱為2l世紀的新型燃料，工業上通過下列反應Ⅰ和Ⅱ，用CH₄和H₂O為原料來制備甲醇．
  將1.0mol CH₄和2.0mol H₂O（g）通入反應室（容積為100L），在一定條件下發生反應：
CH₄（g）+H₂O（g）?CO（g）+3 H₂（g）…Ⅰ，
CH₄的轉化率與溫度、壓強的關系如圖．
（1）P₁時，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

 

．在其它條件不變的情況下降低溫度，逆反應速率將

 

（填“增大”、“減小”或“不變”）．
（2）圖中的P₁

 

P₂（填“＜”、“＞”或“=”），理由是

 

．

在壓強為0.1MPa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反應生成甲醇：CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）…Ⅱ．
（3）若容器容積不變，下列措施可增加甲醇產率的是

 

．
（A）升高溫度 
（B）將CH₃OH（g）從體系中分離
（C）充入He，使體系總壓強增大
（D）再充入1mol CO和3mol H₂
（4）為了尋找合成甲醇的溫度和壓強的適宜條件，某同學設計了三組實驗，部分實驗條件已經填在下面實驗設計表中．請在表空格中填入剩余的實驗條件數據．

實驗編號	（℃）	n （CO）/n（H2）	P（MPa）
ⅰ	150	1 3	0.1
ⅱ			5
ⅲ	350		5

Answer 1

考點：轉化率隨溫度、壓強的變化曲線,化學平衡的影響因素

專題：化學平衡專題

分析：（1）100℃時達到平衡時甲烷的轉化率為0.5，則甲烷參加反應的物質的量=1.0mol×0.5=0.5mol，v（CH₄）=

0.5mol 100L

5min

=1×10^-3mol/（L．min），同一溫度下同一可逆反應中，不同物質的反應速率之比等于其計量數之比，據此計算氫氣反應速率；
降低溫度，正逆反應速率都減小；
（2）相同溫度下，增大壓強，平衡向氣體體積減小的方向移動，根據甲烷轉化率大小確定壓強大小；
（3）若容器容積不變，要增加甲醇產率，應該使平衡向正反應方向移動；
（4）為了尋找合成甲醇的溫度和壓強的適宜條件，只能改變一個條件且其它條件都相同才能作出判斷．

解答： 解：（1）100℃時達到平衡時甲烷的轉化率為0.5，則甲烷參加反應的物質的量=1.0mol×0.5=0.5mol，v（CH₄）=

0.5mol 100L

5min

=1×10^-3mol/（L．min），同一溫度下同一可逆反應中，不同物質的反應速率之比等于其計量數之比，所以v（H₂）=3v（CH₄）=3×10^-3mol/（L．min）；
降低溫度，正逆反應速率都減小，
故答案為：3×10^-3mol/（L．min）；減小；
（2）相同溫度下，增大壓強，平衡向氣體體積減小的方向移動，甲烷的轉化率減小，所以P₁＜P₂，
故答案為：＜；相同溫度下，壓強越小，有利于平衡右移，甲烷的轉化率越大；
（3）（A）該反應的正反應是放熱反應，升高溫度，平衡向逆反應方向移動，所以不能增大甲醇的產率，故A錯誤；
（B）將CH₃OH（g）從體系中分離，平衡向正反應方向移動，所以能增大甲醇的產率，故B正確；
（C）充入He，使體系總壓強增大，但反應物、生成物濃度不變，平衡不移動，所以不能增大甲醇產率，故C錯誤；
（D）再充入1molCO和3molH₂，反應物的濃度增大，反應正向移動，甲醇的產率增大，故D正確；
故選BD；
（4）為了尋找合成甲醇的溫度和壓強的適宜條件，只能改變一個條件且其它條件都相同才能作出判斷，
，i和ii中壓強不同，則其溫度和n（CO）/n（H₂）必須相等；
ii和iii中壓強相等，則必須是溫度不等、n（CO）/n（H₂）相等，
故答案為：

實驗編號	（℃）	n （CO）/n（H2）	P（MPa）
ⅰ	150	1 3	0.1
ⅱ	150	1 3	5
ⅲ	350	1 3	5

．

點評：本題考查溫度、壓強對化學平衡的影響，側重考查學生分析問題、解答問題能力，易錯選項是（3）C，壓強增大不一定改變平衡移動，要根據是否影響反應物或生成物濃度來確定平衡是否移動，為易錯點．