Question

能源短缺是人类社会面临的重大问题．甲醇是一种可再生能源，具有广泛的开发和
应用前景．工业上合成甲醇的反应为：CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）；△H
（1）已知，该反应在300℃，5MPa条件下能自发进行，则△H

 

0，△S

 

0（填“＜，＞或=”）．
（2）在300℃，5MPa条件下，将0.20mol的 CO与0.58mol H₂的混合气体充入2L密闭容器发生反应，反应过程中甲醇的物质的量浓度随时间的变化如图所示．
①在0～2min内，以H₂表示的平均反应速率为

 

mol?L^-1?s^-1，CO的转化率为

 

．
②列式计算300℃时该反应的平衡常数K=

 

．
③300℃时，将0.50mol CO、1.00mol H₂和1.00mol CH₃OH充入容积为2L的密闭容器中，此时反应将

 

．
A．向正方向移动   B．向逆方向移动   C．处于平衡状态   D．无法判断
④下列措施可增加甲醇产率的是

 

．
A．压缩容器体积                B．将CH₃OH（g）从体系中分离
C．充入He，使体系总压强增大     D．再充入0.20mol CO和0.58mol H₂
（3）若其它条件不变，使反应在500℃下进行，在图中作出甲醇的物质的量浓度随时间的变化的示意图．

Answer 1

考点：反应热和焓变,化学平衡的影响因素,化学平衡的调控作用

专题：化学反应中的能量变化,化学平衡专题

分析：（1）当△H-T△S＜0时，反应自发进行，结合方程式分析即可；
（2）①据图分析出△c和△t即可求出；α（CO）=

c(CO)反应的

c(CO)加入的

代入数值即可；
②利用三段式法解答；
③据该温度下的K和Qc比较，当K＞Qc时平衡正向移动，K＜Qc时平衡逆向移动；
④结合影响平衡移动的因素，使平衡正向移动即可；
（3）结合影响反应速率和影响平衡移动的因素解答．

解答： （1）该反应的反应物有3mol气体，生成物有1mol气体，所以△S＜0，反应自发进行△H-T△S＜0，故△H必须小于0，故答案为：＜；＜；
（2）①2min时，甲醇浓度变化0.02mol/L，则氢气浓度变化为0.04mol/L，v（H₂）=

△c(H2)

△t

=

0.04mol/L

2min

=0.02mol/（L?min）^-1
从图象分析，生成甲醇0.04mol，则反应的CO为0.04mol，α（CO）=

0.04mol

0.20mol

×100%=20%，
故答案为：0.02；20%；
②CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）
加入的（mol/L）  0.10    0.29       0
反应的（mol/L）  0.02    0.04      0.02
平衡后（mol/L）   0.08    0.25      0.02
K=

c(CHOH)

c(CO)?c2(H2)

=

0.02mol/L

0.08mol/L×0.25mol/L2

=4（mol/L）^-2
故答案为：K=

c(CHOH)

c(CO)?c2(H2)

=

0.02mol/L

0.08mol/L×0.25mol/L2

=4（mol/L）^-2；
③Qc=K=

c(CHOH)

c(CO)?c2(H2)

=

0.50

0.25×0.502

=8＞K=4，所以平衡逆向移动，选B，
故答案为：K=

c(CHOH)

c(CO)?c2(H2)

=

0.02mol/L

0.08mol/L×0.25mol/L2

=4（mol/L）^-2； B；
④A、对于反应CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g），反应物气体体积大于生成物，压缩容器体积 时，压强增大，平衡正向移动，可增加甲醇产率，A正确；
B、分离出甲醇，平衡正向移动可增加甲醇产率，故B正确；
C、充入He，不影响各气体的分压，平衡不移动，不能增加甲醇产率，故C错误；
D、体积不变，再充入反应物气体，平衡正向移动，可增加甲醇产率，故D正确．
故选：A B D；
（3）温度升高，反应速率加快，达到平衡时间短．正反应放热，升温时平衡逆向移动，平衡时甲醇浓度比300℃低，可得下图：
故答案为：．

点评：本题考查范围广，有一定难度，需要细心认真完成．适合现在的高考复习．