题目内容
(14分)工业上一般在密闭容器中采用下列反应合成甲醇:CO(g)+2H2(g)
CH30H(g)
(1)不同温度下的平衡转化率与压强的关系如图所示。
①该反应△H O,△S 0(填“>”或“<”),则该反 自发进行(填“一定能”、“一定不能”、“不一定”)
②实际生产条件控制在250℃、l,3×l04kPa左右,选择此压强的理由是 。
(2)某温度下,将2molCO和6mOlH2充入2L的密闭容器中,充分反应后,达到平衡时测得c(CO)=O.l mol·L -1。
①该反应的平衡常数K= :
②在其他条件不变的情况下,将容器体积压缩到原来的1/2,与原平衡相比,下列有
关说法正确的是 (填序号)。
a.氢气的浓度减少 b.正反应速率加快,逆反应速率也加快
c.甲醇的物质的量增加 d.重新平衡时n(H2)/n(CH30H)增大
③若保持同一反应温度将起始物质改为a mol CO、b mol H2、c mol CH30H,欲使平衡混合物中各组成与原平衡相同,则a、b应满足的关系为 ,且欲使开始时该反应向逆反应方向进行,c的取值范围是 。
(1)①<(1分) <(1分) 不一定(2分)
②该压强下,CO转化率已较高(90%左右),再增大压强CO转化率提高不大,且生产成本增加(2分)
(2)① 6.25(2分) ② b c(2分) ③ b = 2+2a 1.8<c ≤2 (各2分)
③ b = 2+2a 1.8<c ≤2 (各2分)
【解析】(1)①根据方程式可知,反应的△S小于0;根据图像可知,温度越高,CO的转化率越低,所以升高温度平衡向逆反应方向移动,即正反应是放热反应;由于熵值减小,所以该反应不一定是自发进行的。
②根据图像可知,该压强下,CO转化率已较高(90%左右),再增大压强CO转化率提高不大,且生产成本增加。
(2)①达到平衡时测得c(CO)=O.l mol·L -1,则消耗CO2和氢气的浓度分别是0.9mol/L和1.8mol/L,则平衡时氢气和甲醇的浓度分别是1.2mol/L和0.9mol/L,所以平衡常数K==6.25。
②将容器体积压缩到原来的1/2,则压强增大,平衡向正反应方向移动,反应物的浓度降低,但仍然比原平衡大,a不正确;由于氢气的物质的量减小,而甲醇的物质的量增加,所以选项d不正确,答案选bc。
③由于容积相同,所以要满足平衡等效,则CO和氢气的起始量应该分别是2mol和6mol,即c+a=2,2c+b=6,解得b = 2+2a;平衡时甲醇的物质的量是1.8mol,所以c必须大于1.8mol。又因为平衡时CO是0.2mol,所以甲醇的物质的量不能超过1.8mol+0.2mol=2mol,所以范围是1.8<c ≤2
