Question

【题目】已知反应2CH3OH(g) CH3OCH3(g)＋H2O(g)，某温度下的平衡常数为400。此温度下，在密闭容器中加入CH3OH，反应到某时刻测得各组分的浓度如下：

物质	CH3OH	CH3OCH3	H2O
浓度(mol·L－1)	0.44	0.6	0.6

(1)比较此时正、逆反应速率的大小：v正________v逆(填“>”、“<”或“＝”)。

(2)若加入CH3OH后，经10 min反应达到平衡，此时c(CH3OH)＝________；该时间内反应速率v(CH3OH)＝________；CH3OH的转化率为________。

(3)CO可用于合成甲醇，反应方程式为CO(g)＋2H2(g)===CH3OH(g)。CO在不同温度下的平衡转化率与压强的关系如下图所示。该反应ΔH________0(填“>”或“<”)。实际生产条件控制在250℃、1.3×104kPa左右，选择此压强的理由是___________________。

Answer 1

【答案】(1)> (2)0.04 mol·L－1 0.16 mol·L－1·min－1 97.6%

(3)< 在250℃、1.3×104kPa时，CO的转化率已较高，再增大压强，CO的转化率变化不大，同时生产成本增加

【解析】(1)该反应的浓度商表达式为Q＝，将所给浓度代入浓度商表达式：Q＝≈1.86<400，故反应向正反应方向进行，正反应速率大于逆反应速率。

(2)根据题中给出的某时刻各组分浓度，可知起始时加入的CH3OH的浓度为0.44 mol·L－1＋1.2 mol·L－1＝1.64 mol·L－1。列化学平衡三段式，设转化的CH3OH的浓度为2x mol·L－1。

2CH3OH(g) CH3OCH3(g)＋H2O(g)

1.64 0 0

2x x x

1.64－2x x x

K＝＝400，解得x＝0.8，故平衡时c(CH3OH)＝1.64 mol·L－1－0.8 mol·L－1×2＝0.04 mol·L－1，v(CH3OH)＝＝0.16 mol·L－1·min－1，α(CH3OH)＝×100%＝97.6%。

(3)由图可知，温度升高，CO的转化率降低，平衡向逆反应反向移动，故逆反应是吸热反应，正反应是放热反应，ΔH<0；压强大，有利于加快反应速率，有利于使平衡正向移动，但压强过大，需要的动力大，对设备的要求也高，在250℃、1.3×104kPa时，CO的转化率已较高，再增大压强，CO的转化率变化不大，没有必要再增大压强。