Question

能源短缺是人類社會面臨的重大問題．甲醇是一種可再生能源，具有廣泛的開發和應用前景．
（1）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）△H₁
反應Ⅱ：CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃OH（g）+H₂O（g）△H₂
①上述反應符合“原子經濟”原則的是

 

（填“Ⅰ”或“Ⅱ”）；
②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	2.041	0.270	0.012

由表中數據判斷△H₁

 

0（填“＞”“=”或“＜”）；
③某溫度下，將2molCO和6molH₂充入2L的密閉容器中，充分反應達到平衡后，測得c（CO）=0.2mol?L^-1，則CO的轉化率為

 

．
（2）合成氣經壓縮升溫后進入10m³甲醇合成塔，在催化劑作用下，通過反應Ⅰ進行甲醇合成，T₄℃下此反應的平衡常數為160．此溫度下，在密閉容器中加入CO、H₂，反應到某時刻測得各組分的濃度如下：

物質	H2	CO	CH3OH
濃度/（mol?L-1）	0.2	0.1	0.4

①比較此時正、逆反應速率的大小：v_正

 

v_逆 （填“＞”、“＜”或“=”）．
②若加入CO、H₂后，在T₅℃反應10min達到平衡，c（H₂）=0.4mol?L^-1，則該時間內反應速率v（CH₃OH）=

 

mol?（L?min）^-1．

Answer 1

考點：反應熱和焓變,反應速率的定量表示方法,化學平衡建立的過程

專題：基本概念與基本理論

分析：（Ⅰ）①“原子經濟”是指在化學品合成過程中，所用的所有原材料盡可能多的轉化到最終產物中；
②依據平衡常數隨溫度變化分析溫度對平衡移動的影響，據此判斷；
③利用三段式計算各自組分物質的量變化量、平衡時的物質的量，依據轉化率概念計算CO的轉化率；根據濃度計算出平衡常數，再判斷溫度；
（Ⅱ）①計算此時的濃度商Qc，與平衡常數比較，判斷反應進行的方向，據此解答；
②依據圖表數據計算起始量，結合三段式列式計算，根據甲氫氣的濃度變化計算甲醇的濃度變化量，再根據v=

△c

△t

計算v（CH₃OH）；

解答： 解：（Ⅰ）①“原子經濟”是指在化學品合成過程中，所用的所有原材料盡可能多的轉化到最終產物中，分析反應可知，反應Ⅰ符合“原子經濟”，
故答案為：Ⅰ；
②由表數據可知，溫度升高，平衡常數減小，說明平衡逆向進行，逆向是吸熱反應，正向放熱反應，即△H₁＜0，
故答案為：＜；
③按反應Ⅰ充分反應達到平衡后，測得c（CO）=0.2mol/L，物質的量為0.4mol；
             CO （g）+2H₂ （g）?CH₃OH （g）
起始量（mol） 2        6          0
變化量（mol） 1.6    3.2         1.6
平衡量（mol） 0.4    2.8         1.6
CO的轉化率=

1.6mol

2mol

×100%=80%，
此故答案為：80%；
（Ⅱ）①由表中數據可知，10min時氫氣的濃度為0.2mol/L、CO的濃度為0.1mol/L、甲醇的濃度為0.4mol/L，則此時的濃度商Qc=

0.4

0．22×0.1

=100，小于平衡常數160，故反應向正反應方向進行，故V_正＞V_逆，故答案為：＞；
②依據圖表計算起始量；
               2H₂（g）+CO（g）?CH₃OH（g）
起始量（mol/L）  1       0.5       0
變化量（mol/L）  0.8     0.4      0.4
T4時（mol/L）   0.2     0.1       0.4
若加入CO、H₂后，在T₅℃反應10min達到平衡，c（H₂）=0.4mol?L^-1，由表中數據可知，l0min內氫氣的濃度變化量為0.6mol/L，故甲醇的濃度變化量為0.3mol/L，故v（CH₃OH）=

0.3mol/L

10min

=0.03mol/（L?min），
故答案為：0.03；

點評：本題考查了化學平衡的有關計算、化學平衡常數及應用等，難度不大，注意掌握平衡常數應用．