题目内容
【题目】工业上以CO和H2为原料合成甲醇的反应:CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) △H<0,在容积为1 L的恒容容器中,分别在T1、T2、T3三种温度下合成甲醇。右图是上述三种温度下不同H2和CO的起始组成比(起始时CO的物质的量均为1mol)与CO平衡转化率的关系。下列说法正确的是
A. H2转化率:a>b>c
B. 上述三种温度之间关系为T1>T2>T3
C. a点状态下再通入0.5 mol CO和0.5 mol CH3OH,平衡向正方向移动
D. c点状态下再通入1 molCO和4 mol H2,新平衡中CH3OH的体积分数增大
【答案】AD
【解析】分析:合成甲醇的反应是放热反应,温度升高,平衡逆向进行,反应物转化率降低,根据图象曲线变化判断;根据一氧化碳的转化率求算各物质的平衡浓度,带入平衡常数计算公式计算得到平衡常数;根据浓度商和平衡常数相对大小来判断平衡移动方向。
详解:A、从图中可知若n(H2)/n(CO)=1.5,则CO的转化率a>b>T3下对应的转化率,此时H2的转化率也和CO的转化率一样顺序,即a>b>T3下对应的转化率;在相同温度T3时,改变n(H2)/n(CO)从1.5到4(c点),氢气转化率减小,所以H2转化率:a>b>c,A正确;
B、根据反应CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) △H<0,是放热反应,温度越高,转化率越低,三种温度之间关系为T1<T2<T3,B错误;
C、a点状态下,CO转化率为50%,n(H2)/n(CO)=1.5,n(CO)=1mol,利用三行式找出各量:
CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)
起始浓度(mol/L) 1 1.5 0
变化浓度(mol/L) 0.5 1 0.5
平衡浓度(mol/L) 0.5 0.5 0.5
平衡常数K==
=4,
再通入0.5 mol CO和0.5 mol CH3OH,
CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)
各物质浓度(mol/L)(0.5+0.5) 0.5 (0.5+0.5)
此时,浓度商Qc==4=K,所以平衡不移动,C错误;
D、c点状态下再通入1 molCO和4 mol H2,在等温等容条件下,投料比不变,相当于加压,平衡正向移动,故D正确;所以本题答案为AD。
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