Question

【题目】氢气和二氧化碳在一定条件下可合成甲醇：CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)。

I、在恒温条件下，分别将2 molCO2和6 mol H2充入一个固定容积为1L的密闭容器中，随着反应的进行，气体混合物中n(H2)、n(CH3OH)与反应时间t的关系如下表;

t/min	0	5	10	15	20	25	30
n（H2）/mol	6.00	4.50	3.60	3.30	3.03	3.00	3.00
n（CH3OH）/mol	0	0.50	0.80	0.90	0.99	1.00	1.00

(1)前10min中利用CO2表示的反应速率为____________。

(2)该温度下，此反应的平衡常数K=__________。

(3)该温度下，若向同容积的另一容器中投入的：CO2、H2、CH3OH、H2O的浓度分别为2 mol·L-1、2 mol·L-1、1 mol·L-1、1 mol·L-1，则此时v正_______v逆(填“＞”、“＜”或“=”)。

Ⅱ、在密闭容器中充入1molCO2和3 mol H2，测得混合气体中甲醇的体积分数与温度的关系如图A所示：

试回答下列问题：

(1)该反应是______(填“放热”或“吸热”)反应。

(2)氢气在Q点的转化率_________(填“大于”、“小于”或“等于”，下同)氢气在W点的转化率；

(3)解释0—T0内，甲醇的体积分数变化趋势：_______________。

(4)图B表示氢气转化率α(H2)与投料比的关系，请在图B中画出两条变化曲线并标出曲线对应的条件，两条曲线对应的条件分别为：一条曲线对应的压强是1.01×105Pa；另一条曲线对应的压强是3.03×105Pa(其它条件相同)________。

Answer 1

【答案】0.08mol·L—1·min—1 ＜ 放热 小于 温度低于T0时，反应未达到平衡，反应正向进行，使甲醇的体积分数逐渐增大

【解析】

(1)前10min中n(CH3OH)=0.80mol，则参加反应的CO2也为0.80mol，利用v(CO2)==0.08mol·L-1·min-1；答案为：0.08mol·L-1·min-1；

(2) CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)

起始量 2mol 6mol 0 0

变化量 1mol 3mol 1mol 1mol

平衡量 1mol 3mol 1mol 1mol

该温度下，此反应的平衡常数K==；答案为：；

(3)该温度下，若向同容积的另一容器中投入的：CO2、H2、CH3OH、H2O的浓度分别为2 mol·L-1、2 mol·L-1、1 mol·L-1、1 mol·L-1，Q=＞，所以平衡逆向移动，v正＜v逆；

Ⅱ、(1)最高点及之后的所有点，都是该温度下的平衡点。从最高点之后进行分析，温度升高，甲醇的体积分数减小，说明平衡逆向移动，该反应是放热反应；答案为：放热；

(2)因为最高点之前的所有点都是未平衡点，所以氢气在Q点的转化率小于氢气在W点的转化率；答案为：小于；

(3)0～T0内，甲醇的体积分数变化趋势，从图中便可看出，即温度低于T0时，反应未达到平衡，反应正向进行，使甲醇的体积分数逐渐增大；答案为：温度低于T0时，反应未达到平衡，反应正向进行，使甲醇的体积分数逐渐增大；

(4)一条曲线对应的压强是1.01×105Pa；另一条曲线对应的压强是3.03×105Pa(其它条件相同)。画线时，注意两点，一是曲线的变化趋势，大，相当于增大H2的体积，虽然平衡正向移动，但H2的转化率减小；二是相同时，增大压强，平衡正向移动，H2的转化率大，所以压强是3.03×105Pa的曲线在压强是1.01×105Pa曲线的上方。故坐标图象为：。