Question

【题目】煤气化和液化是现代能源工业中重点考虑的能源综合利用方案。最常见的气化方法为用煤生产水煤气，而当前比较流行的液化方法为用煤生产CH3OH。

（1）已知：CO2（g）+3H2（g）=CH3OH（g）+H2O（g）△H1

2CO（g）+O2（g）=2CO2（g）△H2

2H2（g）+O2（g）=2H2O（g）△H3

则反应CO（g）+2H2（g）=CH3OH（g）的△H=_____。

（2）如图是该反应在不同温度下CO的转化率随时间变化的曲线。

①T1和T2温度下的平衡常数大小关系K1_____K2是不后填“>”、“<”或“=”）。

②由CO合成甲醇时，CO在250℃、300℃、350℃下达到平衡时转化率与压强的关系曲线如下图所示，则曲线c所表示的温度为_____℃。实际生产条件控制在250℃、1.3×104kPa左右，选择此压强的理由是_____。

③以下有关该反应的说法正确的是_____（填序号）

A.恒温、恒容条件下，若容器内的压强不再发生变化，则可逆反应达到平衡

B.一定条件下，H2的消耗速率是CO的消耗速率的2倍时，可逆反应达到平衡。

C.使用合适的催化剂能缩短达到平衡的时间并提高CH3OH的产率。

D.某温度下，将2mo1CO和6molH2充入2L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80%

（3）一定温度下，向2L固定体积的密闭容器中加入1molCH3OH（g），发生反应：CH3OH（g）CO（g）+2H2（g），H2的物质的量随时间变化的曲线如图所示。

0~2min内的平均反应速率v（CH3OH）=_____。该温度下，反应CO（g）+2H2（g）CH3OH（g）的平衡常数K=_____。相同温度下，在一个恒容容器中加入一定量的CO和H2，发生反应2H2(g)+CO（g）=CH3OH（g）的平衡常数K=_____.相同温度下，若开始时加入CH3OH（g）的物质的量是原来的2倍，则____是原来的2倍。

A.平衡常数 B. CH3OH的平衡浓度 C.达到平衡的时间 D.平衡时气体的密度

Answer 1

【答案】 > 350 在1.3×104kPa下，CO的转化率已经很高，如果增加压强CO的转化率提高不大，而生产成本增加，得不偿失 AD 0.125molL-1min-1 0.25 4 D

【解析】

（1）已知：①CO2（g）+3H2（g）═CH3OH（g）+H2O（g）△H1

②2CO（g）+O2（g）═2CO2（g）△H2

③2H2（g）+O2（g）═2H2O（g）△H3

可利用盖斯定律将①+×②- -×③计算CO（g）+2H2（g）═CH3OH（g）的△H=；

（2）①由图象可知升高温度CO的转化率降低，说明平衡逆向移动；

②升高温度CO的转化率降低，曲线c转化来看最低，温度应最高，即为350℃，根据CO在不同温度下的平衡转化率与压强的关系图2，可以知道在1.3×104kPa下，CO的转化率已经很高，如果增加压强CO的转化率提高不大，而生产成本增加，得不偿失；

③A．反应前后气体的物质的量不等，恒温、恒容条件下同，若容器内的压强不发生变化，可说明可逆反应达到平衡；

B．无论是否达到平衡状态，都存在H2的消耗速率是CO的消耗速率的2倍；

C．催化剂不能使平衡发生移动；

D．计算c（CO）以及剩余CO的物质的量，可计算转化率．

（3）平衡时氢气的浓度为0.5mol/L，v（H2）==0.25molL-1min-1，则v（CH3OH）=0.125molL-1min-1，计算平衡浓度，可计算平衡常数，CO（g）+2H2（g）CH3OH（g）的平衡常数是该反应的逆反应，体积不变的容器中，反应物与生成物全是气体，质量加倍，密度加倍。

(1)已知：①CO2（g）+3H2（g）═CH3OH（g）+H2O（g）△H1

②2CO（g）+O2（g）═2CO2（g）△H2

③2H2（g）+O2（g）═2H2O（g）△H3

可利用盖斯定律将①+×②-×③计算CO（g）+2H2（g）═CH3OH（g）的△H=；，

故答案为：；

(2)①由图象可知升高温度CO的转化率降低，说明平衡逆向移动，则K减小，即K1>K2，故答案为：>；

②升高温度CO的转化率降低，曲线c转化来看最低，温度应最高,即为350℃，根据CO在不同温度下的平衡转化率与压强的关系图2，可以知道在1.3×104kPa下，CO的转化率已经很高，如果增加压强CO的转化率提高不大，而生产成本增加，得不偿失，

故答案为：350；在1.3×104kPa下，CO的转化率已经很高，如果增加压强CO的转化率提高不大，而生产成本增，得不偿失；

③A. 反应前后气体的物质的量不等，恒温、恒容条件下同，若容器内的压强不发生变化，可说明可逆反应达到平衡，故A正确；

B. 无论是否达到平衡状态,都存在H2的消耗速率是CO的消耗速率的2倍，不能判断是否达到平衡状态，故B错误；

C. 使用合适的催化剂能缩短达到平衡的时间，但不能使平衡发生移动，故C错误；

D. 某温度下，将2molCO和6molH2充入2L密闭容器中，充分反应,达到平衡后，测得c(CO)=0.2mol/L，则剩余0.4molCO，则CO的转化率为（2mol0.4mol）÷2mol×100%=80%，故D正确，

故答案为：AD；

(3)平衡时氢气的浓度为0.5mol/L，v（H2）==0.25molL-1min-1，则v（CH3OH）=0.125molL-1min-1，

代入公式K=0.5×0.5×0.25÷0.25=0.25，求得该反应的化学平衡常数为0.25(molL)2。

CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)的平衡常数是该反应的逆反应，所以系数是其倒数，应为4，

体积不变的容器中，反应物与生成物全是气体，质量加倍，故密度加倍，

故答案为：0.125molL-1min-1；0.25；4；D。