Question

【题目】工业上一般在恒容密闭容器中采用下列反应合成甲醇：CO(g)+2H2(g) CH3OH(g) △H

（1）下表所列数据是反应在不同温度下的化学平衡常数（K）

温度/0C	270	300	350
K	2.041	0.270	0.012

①由表中数据判断该反应的△H_______0（填“>”“=”或“<”）

②某温度下，将2 molCO和6 mol H2充入2L的密闭容器中，充分反应后，达到平衡时测得c(CO)=0.2mol·L-1,则CO的转化率为___________，此时的温度为___________。

（2）要提高CO的转化率，可以采取的措施是____________（填序号）。

a.升温 b.加入催化剂 c.增加CO的浓度 d.加入H2加压

e.加入惰性气体加压 f.分离出甲醇

（3）3000C时，在2L的密闭容器中充入2 mol CO，2mol CH3OH，6mol H2，则此时正__逆（填“>”“<”“=” ）

（4）寻找合适的催化剂来改善上述合成甲醇的条件一直是研究课题的重点。现分别对X、Y、Z三种催化剂进行如下实验（其他条件均相同）：

①X在T10C时催化效率最高，能使正反应速率加快约3×105倍；

②Y在T20C时催化效率最高，能使正反应速率加快约3×105倍；

③Z在T30C时催化效率最高，能使正反应速率加快约3×106倍；

已知：T1>T2>T3，根据上述信息，写出你认为在生产中应该选择的适宜催化剂并简述理由：_________。

Answer 1

【答案】 ＜ 80% 270℃ df ＞ 选Z，温度要求低，反应速率快

【解析】（1）①升高温度，平衡向吸热方向移动，根据表中数据可知温度越高，化学平衡常数越小，说明平衡向逆反应方向移动，所以正反应是放热反应，即△H＜0；②平衡时一氧化碳的物质的量=0.2mol/L×2L=0.4mol，转化率= n(CO)(反应)/ n(CO)(反应开始)×100%=(10.4)mol/2mol×100%=80%。

CO(g)+2H2(g) CH3OH(g)

起始浓度(mol/L) 1 3 0

转化浓度(mol/L) 0.8 1.6 0.8

平衡浓度(mol/L) 0.2 1.4 0.8

平衡常数K=0.8 / (0.2×1.42) =2.04，所以温度是270℃。

（2）a．该反应是放热反应，升高温度平衡向逆反应方向移动，a错误；b．催化剂对平衡移动无影响，b错误；c．增加CO的浓度，平衡向正反应方向移动，但CO的转化率降低，c错误；d．加入H2，平衡向正反应方向移动，一氧化碳的转化率增大，d正确；e．加入惰性气体加压，参加反应的气体压强不变，平衡不移动，e错误；f．分离出甲醇，平衡向正反应方向移动，一氧化碳的转化率增大，f正确；答案选df；（3）因为T1＞T2＞T3，所以温度越低平衡常数越大，反应物转化率越大，又催化剂同等程度加快反应速率，所以既能在低温下作用又能加快反应速率的催化剂最好选用Z。