Question

【题目】利用可再生能源代替石油和煤已经成为未来发展的趋势。甲醇作为重要的可再生能源具有广泛的开发和应用前景。工业上常利用反应CO（g）+2H2（g）CH3OH（g）△H＜0来合成甲醇．

（1）经研究发现在230℃～270℃时合成最为有利．为探寻合成气最合适的起始组成比，分别在230℃、250℃和270℃时进行实验，实验结果如下图。230℃的实验结果所对应的曲线是______（填字母）；从提高CO转化率的角度等综合分析，该温度下工业生产适宜采用的合成气组成n（H2）：n（CO）的比值范围是______（填字母）．

A．1～1.5B．2.5～3C．3.5～4.5

（2）制甲醇所需要的氢气，可通过下列反应制取：H2O（g）+CO（g）H2（g）+CO2（g）△H＜0，某温度下该反应的平衡常数K=1．回答下列问题：

①该温度下，若起始时c（CO）=2mol/L，c（H2O）=3mol/L，反应进行一段时间后，测得CO的浓度为1mol/L，则此时该反应v（正）______v（逆）（填“＞”、“＜”或“=”）．

②若降低温度，该反应的K值将______（填“增大”、“减小”或“不变”）．

（3）甲醇是一种化工原料，工业上合成甲醇的反应：CO（g）+2H2（g）CH3OH（g）△H=-90.8kJ/mol．

若在温度、容积相同的3个密闭容器中，按不同方式投入反应物，保持恒温、恒容，测得反应达到平衡时的有关数据如下：

容器	甲	乙	丙
反应物投入量	1molCO、2molH2	1molCH3OH	2molCO、4molH2
CH3OH的浓度（mol/L）	c1	c2	c3
反应的能量变化	放出Q1kJ	吸收Q2kJ	放出Q3kJ

①容器内压强P：P甲、P乙与P丙的关系是______（用“＞”、“＜”或“=”表示）；

②变化的热量数值Q中，Q1与Q2的和是______（填具体数值）．

Answer 1

【答案】 X B ＞ 增大 P甲＝P乙＜P丙 填2P甲＝2P乙＞P丙 也可 90.8

【解析】（1）工业上用反应④低压合成甲醇，在230℃～270℃最为有利．为研究合成气最合适的起始组成比，分别在230℃、250℃和270℃进行实验，结果如图．合成甲醇是放热反应，温度越低转化率越大，结合图象可知，230℃的实验结果所对应的曲线是 X，从提高CO转化率的角度等综合分析，该温度下工业生产适宜采用的合成气组成n（H2）：n（CO） 的比值范围应是CO的转化率最大时，则合成气组成n（H2）：n（CO） 的比值范围是2.5～3，如再增大比例，因此时转化率已经很高，而导致浪费氢气，故答案为：X；B；

（2） ①H2O（g）+CO（g）H2（g）+CO2（g）
起始： 3 2 0 0
转化： 1 1 1 1
一段时间后： 2 1 1 1
Qc=1×1/2×1=0.5＜1，则平衡向正反应方向移动，正反应速率大于逆反应速率，故答案为：＞；

②因正反应放热，则降低温度平衡向正反应方向移动，平衡常数增大，故答案为：增大；

（3）①甲容器反应物投入1molCO.2molH2与乙容器反应物投入1mol CH3OH在保持恒温、恒容情况下是等效平衡，则达到平衡时甲、乙容器压强相等，丙容器反应物投入量2molCO、4molH2，浓度加倍，相当于增大压强，故答案为：P甲=P乙＜P丙；

②由于正反应转化率和逆反应转化率之和为100%，则Q1+Q2能量总变化相当于1molCO、2molH2完全转化成1mol CH3OH的能量，即吸放热Q1+Q2数值上就等于90.8kJ；丙容器反应物投入量2molCO、4molH2，由于该反应是气体体积减小的反应，温度、容积相同的情况下，反应物浓度增大一倍，相当于增大压强，反应向气体体积减少方向移动，即正向移动，因此，c3＞2c1，Q3＞2Q1；故答案为：90.8。