Question

16．甲醇是一種可再生能源，具有開發和應用的廣闊前景，工業上一般可采用如下反應來合成
甲醇：2H₂（g）+CO（g）?CH₃OH（g）
（1）下表所列數據是該反應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

①該反應的△H＜0（填“＞”、“＜”或“=”）．
②300℃時，將容器的容積壓縮到原來的$\frac{1}{2}$，在其他條件不變的情況下，對平衡體系產生的影響是CD（填字母）．
A．c（H₂）減少
B．正反應速率加快，逆反應速率減慢
C．CH₃OH 的物質的量增加
D．重新平衡時$\frac{c（{H}_{2}）}{c（C{H}_{3}OH）}$減小
③某溫度下，將2mol CO和6mol H₂充入2L的密閉容器中，充分反應10min后，達到平衡時測得c（CO）=0.2mol/L，則此時的溫度為250℃，以CH₃OH表示該過程的反應速率v（CH₃OH）=0.08mol/（L．min）．
（2）如圖表示在溫度分別為T₁、T₂時，平衡體系中H₂的體積分數隨壓強變化曲線，A、C兩點的反應速率A＜ C（填“＞”、“=”或“＜”，下同），A、C兩點的化學平衡常數A=C，由狀態B到狀態A，可采用升溫的方法（填“升溫”或“降溫”）．

Answer 1

分析 （1）①依據平衡常數隨溫度變化判斷反應能量變化；
②壓縮體積相當于增大壓強，反應前后氣體體積減小的反應，結合平衡移動原理分析判斷；
③利用三段式計算；
（2）A、C兩點都在等溫線上，壓強越大，反應速率越快；A、C兩點都在等溫線上，平衡常數只與溫度有關；該反應為放熱反應，升高溫度平衡向逆反應方向移動，H₂的體積分數增大．

解答 解：（1）由表中數據可知溫度升高，K值減小，說明平衡向逆反應方向移動，逆反應為吸熱反應，正反應即為放熱反應△H＜0，
故答案為：＜；
（2）在其他條件不變的情況下，將容器的容積壓縮到原來的 $\frac{1}{2}$，體系壓強增大，各組分濃度增大，平衡常數不變；
A、將容器的容積壓縮到原來的 $\frac{1}{2}$，各組分濃度均增大，故A錯誤；
B、將容器的容積壓縮到原來的 $\frac{1}{2}$，各組分濃度均增大，正逆反應速率都增大，故B錯誤；
C、將容器的容積壓縮到原來的 $\frac{1}{2}$，體系壓強增大，化學平衡正向移動，CH₃OH的物質的量增加，故C正確；
D、將容器的容積壓縮到原來的 $\frac{1}{2}$，體系壓強增大，化學平衡正向移動，CH₃OH 的物質的量增大，H₂的物質的量減小，又處于同一容器V相同，所以c（H₂）/c（CH₃OH）減小，故D正確；
故答案為：CD；
③利用三段式計算，
                CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）
起始（mol）       2        6          0
轉化（mol）      1.6      3.2         1.6
平衡（mol）  0.2×2=0.4   2.8         1.6
平衡常數K=$\frac{\frac{1.6}{2}}{（\frac{2.8}{2}）^{2}×\frac{0.4}{2}}$=2，所以對照表格溫度為250℃，
v（CH₃OH）=$\frac{\frac{1.6}{2}}{10}$mol/（L•min）=0.08mol/（L•min）
故答案為：250℃；0.08；
（2）A、C兩點都在等溫線上，壓強越大，反應速率越快；A、C兩點都在等溫線上，平衡常數只與溫度有關；該反應為放熱反應，升高溫度平衡向逆反應方向移動，H₂的體積分數增大，故答案為：＜；=； 升溫．

點評 本題考查化學平衡計算、平衡常數及影響因素，注意平衡常數及單位與方程式中化學計量數有關，難度不大．