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．
（1）工业上一般采用下列两种反应合成甲醇：
反应Ⅰ：CO（g）+2H₂（g）═CH₃OH（g）△H₁
反应Ⅱ：CO₂（g）+3H₂（g）═CH₃OH（g）+H₂O（g）△H₂
①上述反应符合“原子经济”原则的是

 

（填“Ⅰ”或“Ⅱ”）；
②下表所列数据是反应Ⅰ在不同温度下的化学平衡常数（K）．

温度	250℃	300℃	350℃
K	2.041	0.270	0.012

由表中数据判断△H₁

 

0（填“＞”“=”或“＜”）；
③某温度下，将2molCO和6molH₂充入2L的密闭容器中，充分反应，达到平衡后，测得c（CO）=0.2mol?L^-1，则CO的转化率为

 

，此时的温度为

 

从上表中选择）
（2）将CH₄转化成CO，工业上常采用催化转化技术，其反应原理为：CH₄（g）+

3

2

O₂（g）?CO（g）+2H₂O（g）△H=-519kJ?mol^-1．工业上，为选择合适的催化剂，分别对X、Y、Z三 种催化剂进行了如下实验（其他条件相同）
①X在T₁℃时催化效率最高，能使正反应速率加快约3×10⁵倍；
②Y在T₂℃时催化效率最高，能使正反应速率加快约3×10⁵倍；
③Z在T₃℃时催化效率最高，能使逆反应速率加快约1×10⁶倍；
已知：T₁＞T₂＞T₃，根据上述信息，你认为在生产中应该选择的适宜催化剂是

 

（填“X”、“Y”或“Z”）选择的理由是

 

．

Answer 1

考点：化学平衡的影响因素,化学平衡的调控作用

专题：化学平衡专题

分析：（1）①“原子经济”是指在化学品合成过程中，所用的所有原材料尽可能多的转化到最终产物中；
②依据平衡常数随温度变化分析温度对平衡移动的影响，据此判断；
③利用三段式计算各自组分物质的量变化量、平衡时的物质的量，依据转化率概念计算CO的转化率；根据浓度计算出平衡常数，再判断温度；
（2）该反应正反应为放热反应，应选择催化活性高、速度快、反应温度较低．

解答： 解：（1）①“原子经济”是指在化学品合成过程中，所用的所有原材料尽可能多的转化到最终产物中，分析反应可知，反应Ⅰ符合“原子经济”，
故答案为：Ⅰ；
②由表数据可知，温度升高，平衡常数减小，说明平衡逆向进行，逆向是吸热反应，正向放热反应，即△H₁＜0，
故答案为：＜；
③按反应Ⅰ充分反应达到平衡后，测得c（CO）=0.2mol/L，物质的量为0.4mol；
             CO （g）+2H₂ （g）?CH₃OH （g）
起始量（mol） 2       6            0
变化量（mol） 1.6    3.2         1.6
平衡量（mol） 0.4    2.8         1.6
CO的转化率=

1.6mol

2mol

×100%=80%，
此时的平衡常数为：K=

1.6 2

0.4 2 ×( 2.8 2 )2

≈2.041，所以温度为250℃，
故答案为：80%；250℃；
（2）该反应正反应为放热反应，应选择催化活性高、速度快、反应温度较低，故选择Z，
故答案为：Z；催化活性高、速度快、反应温度较低．

点评：本题考查了化学平衡的有关计算、化学平衡常数及应用、工业生产中条件选择等，难度中等，注意掌握平衡常数应用．