Question

【题目】甲醇是一种用途广泛的化工原料,也可作为燃料。请回答以下问题：

（1）工业上常用下列反应制备甲醇：CO(g) + 2H2(g) CH3OH(g) ΔH= —90.1KJmol-1，该反应自发的条件是________。

（2）实验室模拟用CO和H2反应来制甲醇。在250℃下，将一定量的CO和H2投入2L的密闭容器中，各物质的物质的量（mol）变化如下表所示：（前6min没有改变条件）

	2min	4min	6min	8min	20min	…
CO	0.7	0.5	0.5	0.4	0.2	…
H2	1.4	1	1	1.8	2	…
CH3OH	0.3	0.5	0.5	0.6	0.8	…

①从0min-4min这段时间的反应速率v（CO）=_________

②250℃时该反应平衡常数K的值为________。

③若第6min时只改变了一个条件，则所改变的条件是________。

④若反应过程中保持温度不变，第20min时,该反应的v正______v逆。(填“ > ”，“ < ”或“ = ”)

（3）若在一恒容的密闭容器中通入物质的量之比为1：1的CO和H2来生产CH3OH，画出不同温度下，反应相同时间时CO的体积分数随温度变化的图像。_______________

Answer 1

【答案】低温（或较低温度） 0.0625 mol/(L·min) 4.0 充入1.0molH2 =

【解析】

（1）反应才能自发进行；

（2）①根据=计算反应速率；

②该反应平衡常数 。

③根据8min时CO的浓度减小，氢气的浓度增大，甲醇的浓度增大判断。

④根据20min时Q、K的大小关系判断。

（3）利用“三段式”计算不同温度下， CO的体积分数随温度变化；

（1）CO(g) + 2H2(g) CH3OH(g) ΔH<0、ΔS<0，反应才能自发进行，所以该反应在低温条件下才能自发进行；

（2）①从0min-4min这段时间生成0.5mol CH3OH，根据方程式可知，消耗0.5mol CO， (CO)= 0.0625 mol/(L·min)；

②根据表格数据可知，该反应在4min 时达到平衡状态，CO、H2、CH3OH的平衡浓度 分别是0.25 mol/L、0.5mol/L、0.25mol/L，250℃时，该反应平衡常数4.0；

③与6min时相比，8min时CO的物质的量减小，氢气的物质的量增大，甲醇的物质的量增大，说明改变条件平衡正向移动，CO物质的量减少0．1mol，则氢气的浓度减少0．2mol/L，8min时CO的物质的量是1.8mol，所以第6min改变条件是氢气增加1mol；

④第20min时，，所以反应达到平衡状态，v正=v逆；

（3）

CO的体积分数是 ；CO的体积分数是恒量，CO的体积分数随温度变化的图像是。