Question

【题目】工业上在合成塔中采用下列反应合成甲醇:

CO(g)+2H2(g) CH3OH(g) △H=Q kJ/mol

(1) 下表所列数据是该可逆反应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

①由表中数据判△H__________0(填“>”、“<”或“=” )，该反应在________（填“较高”或“较低”）温度下有利于自发进行。

②某温度下，将2mo1CO和6mo1H2充入2L的密闭容器中，充分反应后，达到平衡测得c(CO)=0. 2mo1/L，此时对应的温度为________;CO的转化率为_________。

(2) 要提高CO的转化率且提高反应速率，可以采取的措施是__________(填字母序号)。

a、升温 b、加入催化剂 c、增加CO的浓度

d、通入H2加压 e、通入惰性气体加压 f、分离出甲醇

(3) 已知一定条件下，CO与H2在催化剂的作用下生成5molCH3OH时，能量的变化为454 kJ。在该条件下，向容积相同的3个密闭容器中，按照甲、乙、丙三种不同的投料方式加入反应物，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	2molCH3OH
平衡 时数 据	CH3OH的浓度（mol·L-1）	c1	c2	c3
	反应吸收或放出的能量（KJ）	a	b	c
	体系压强（Pa）	P1	P2	P3
	反应物转化率	α1	α2	α3

下列说法正确的是_________________________

A 、2c1>c3 B、a+b<90. 8 C、2P2< P3 D、 α1 +α3<1

Answer 1

【答案】 < 较低 250℃ 80% d D

【解析】（1）考查勒夏特列原理、化学反应进行方向、化学平衡的计算，①根据表中数据，随着温度的升高，化学平衡常数减小，即升高温度，平衡向逆反应方向移动，正反应是放热反应，即△H<0，△G=△H－T△S，根据反应方程式，△S<0，要向自发进行，△G<0，即低温下自发进行；②CO(g)+2H2(g) CH3OH(g)

起始浓度： 1 3 0

变化浓度： 0.8 1.6 0.8

变化浓度：0.2 1.4 0.8 根据化学平衡常数，K= =2.041，因此此时的温度是250℃；CO的转化率为0.8/1×100%=80%；（2）考查影响化学反应速率的因素和影响化学平衡移动的因素，a、此反应是放热反应，升高温度，平衡向逆反应方向移动，CO的转化率降低，故a错误；b、加入催化剂，加快反应速率，但对平衡无影响，故b错误；c、增加CO的浓度虽然化学反应速率加快，平衡向正反应方向移动，但CO的转化率降低，故c错误；d、通入氢气，反应物浓度增加，反应速率加快，平衡向正反应方向进行，CO的转化率增大，故d正确；e、通入惰性气体，虽然压强增大，但恒容状态下，组分浓度不变，化学反应速率不变，平衡不移动，故e错误；f、分离出甲醇，平衡向正反应方向移动，CO的转化率增大，但反应速率没有增大，故f错误；（3）本题考查等效平衡，A、依据等效平衡的规律，恒温恒容状态下，反应前后气体系数之和不相等，转化到同一半边，投入量与原平衡投入量相等，即为等效平衡，甲和乙互为等效平衡，即c1=c2，丙可以看作是乙的基础上再加入1molCH3OH，假设平衡不移动，则2c2=c3，再通入1molCH3OH，相当于在原来的基础上增大压强，甲醇的浓度增大， c3>2c2，即c3>2c1，故A错误；B、因为甲和乙为等效平衡，则有a＋b=454/5kJ=90.8kJ，故B错误；C、假设平衡不移动，则2P2=P3，当再通入CH3OH，相当于在原来的基础上增大压强，平衡向正反应方向移动，气体物质的量减小，即2P2>P3，故C错误；D、甲和乙为等效平衡，则有α1＋α2=1，当再通入CH3OH，相当于在原来的基础上增大压强，平衡向正反应方向移动，甲醇的转化率降低，即α3<α2，因此有α1＋α3<1，故D正确。