Question

(8分)甲醇是一种很好的燃料，工业上用CH₄和H₂O(g)为原料，通过反应I和II来制备甲醇。
请回答下列问题：
(1)将1.0molCH₄和2.0molH₂O(g)通入反应室(容积为l00L)，在一定条件下发生反应：
cCH₄(g)+H₂O(g) CO(g)+3H₂(g)   I。
CH₄的转化率与温度、压强的关系如图所示。

①已知100℃时达到平衡所需的时间为5min，则用H₂表示的平均反应速率为        
②图中的P₁          P₂(填“<”、“>”或“=”)，100℃时平衡常数为          。
③该反应的H       0。(填“<”、“>”或“=”)
(2)在压强为0.1MPa条件下，a molCO与3a mol H₂的混合气体在催化剂作用下能自发反应生成甲醇：CO(g)+2H₂(g) CH₃0H(g) H<0  Ⅱ。
①若容器容积不变，下列措施可增加甲醇产率的是        (填序号)。

A．升高温度	B．将CH3OH(g)从体系中分离
C．充入He，使体系总压强增大	D．再充人lmolCO和3 mol H2

②为了寻找合成甲醇的适宜温度和压强，某同学设计了三组实验，部分实验条件已经填在了下面的实验设计表中。

实验编号	T(℃)	n(CO)／n(H2)	p(MPa)
l	150	1／3	0.1
2	n	1／3	5
3	350	m	5

a．上表中剩余的实验条件数据：n=         ，m=          。
b．根据反应Ⅱ的特点，如图是在压强分别为0.1MPa和5MPa下CO的转化率随温度变化的曲线图，请指明图中的压强=       MPa。

Answer 1

（1）①0.0030mol/L            ②<  ,      2.25×10^-4              ③>
(2)①B  D             ②150   1/3    

解析试题分析：
（1）①根据速率计算公式V="3mol÷(5*60*100)=" 0.0030mol/（L.s)            
②在相同温度下，P₁的CH₄转化率比P₂的高，而对于原平衡来说压强减小向正向移动，所以P₁小于
P₂ ,   化学平衡常数K=生成物的浓度幂之积/反应物的浓度幂之积，代入计算得2.25×10^-4
③由图可知，温度高时，CH₄转化率高，正向移动，所以正方向为吸热反应，H小于0。
（2）①减小生成物浓度，与增大反应物浓度都可以增大其转化率，而升高温度只是增加了反应速率，充入He不会影响反应速率。          
② 对比试验，1与2对比，所以n=150。2和3对于，所以m="1/3" ;根据原平衡，增大压强向正移动，所以Py比Px大。所以Px="0.1MPa" 。
考点：化学反应平衡原理及其图像分析。
点评：本题结合常规化学平衡中温度、压强图进行分析，信息量较大，题目难度中等。