Question

【题目】甲醇是一种可再生能源，具有开发和应用的广阔前景，工业上一般可采用如下反应来合成甲醇： CO(g)+2H2(g) CH3OH(g)，现在实验室模拟该反应并进行分析。

（1）下图是该反应在不同温度下CO的转化率随时间变化的曲线。

①该反应的焓变ΔH__________0(填“＞”、“＜”或“＝”)。

②T1和T2温度下的平衡常数大小关系是K1_______K2 (填 “＞”、“＜”或“＝”)。

③若容器容积不变，下列措施可增加甲醇产率的是______________。

A．升高温度 B．将CH3OH(g)从体系中分离

C．使用合适的催化剂 D．充入He，使体系总压强增大

（2）在容积为2 L的密闭容器中，由CO2和H2合成甲醇，在其他条件不变的情况下，考察温度对反应的影响，如图所示

下列说法正确的是________(填序号)；

①温度为T1时，从反应开始到平衡，生成甲醇的平均速率为v(CH3OH)＝nA/tAmol·L－1·min－1

②该反应在T1时的平衡常数比T2时的小

③该反应为放热反应

④处于A点的反应体系从T1变到T2，达到平衡时增大

（3）在T1温度时，将1 mol CO2和3 mol H2充入一密闭恒容容器中，充分反应达到平衡后，若CO2的转化率为α，则容器内的压强与起始压强之比为_____________。

Answer 1

【答案】＜＞B③④（2-α）/2

【解析】

（1）①根据图像，先拐先平衡，即T2>T1，温度越高，CO的转化率降低，升高温度，平衡向逆反应方向进行，根据勒夏特列原理，正反应为放热反应，即△H<0；②该反应是放热反应，温度越高，K越小，即K1>K2；③A、正反应是放热反应，升高温度，平衡向逆反应方向进行，甲醇产率降低，故A错误；B、从体系中分离出甲醇，平衡向正反应方向进行，甲醇的产率增大，故B正确；C、催化剂对化学平衡无影响，即甲醇的产率不变，故C错误；D、恒容状态下，充入非反应气体，组分的浓度不变，化学平衡不移动，甲醇的产率不变，故D错误；（2）①根据化学反应速率数学表达式，v(CH3OH)=nA/2tAmol/(L·min)，故①错误；②根据图像，T2时首先达到平衡，即T2>T1，随着温度的升高，甲醇的物质的量减少，说明平衡向逆反应方向进行，即正反应为放热反应，温度越高，化学平衡常数越小，即T1的平衡常数比T2时的大，故②错误；③根据②的分析，该反应为放热反应，故③正确；④T1到T2，温度升高，平衡向逆反应方向进行，H2的物质的量增大，甲醇的物质的量减少，因此此比值增大，故④正确；（3）达到平衡时，消耗CO2的物质的量为αmol，气体物质的量减少2αmol，即达到平衡时气体物质的量为(4－2α)mol，相同条件下，压强之比等于物质的量之比，即容器内的压强与起始压强之比等于(4－2α)：4=(2－α) ：2。