Question

【题目】甲醇是一种可再生能源，具有广泛的开发和应用前景。工业上一般采用下列两种反应合成甲醇。反应Ⅰ：CO(g)＋2H2(g) CH3OH(g)　ΔH1

反应Ⅱ：CO2(g)＋3H2(g) CH3OH(g)＋H2O(g)　ΔH2

下表所列数据是反应Ⅰ在不同温度下的化学平衡常数(K)：

温度	250 ℃	300 ℃	350 ℃
K	2.0	0.27	0.012

(1)由表中数据判断ΔH1________(填“＞”、“＜”或“＝”)0；反应CO2(g)＋H2(g) CO(g)＋H2O(g)　ΔH3＝___________(用ΔH1和ΔH2表示)。

(2)若容器容积不变，则下列措施可提高反应Ⅰ中CO转化率的是________(填字母序号)

A．充入CO，使体系总压强增大 B．将CH3OH(g)从体系中分离

C．充入He，使体系总压强增大 D．使用高效催化剂

(3)保持恒温恒容条件对于反应Ⅱ:将10 mol CO2和30mol H2放入1 L的密闭容器中，充分反应后测得CO2的转化率为60%，则该反应的平衡常数为____________________。若维持条件不变向该容器中投入10 mol CO2、30mol H2、10 mol CH3OH(g)和 10mol H2O(g)，判断平衡移动的方向是________(填“正向移动”、“逆向移动”或“不移动”)。

(4)反应Ⅰ的逆反应速率与时间的关系如图所示。由图可知，反应在t1、t3、t7时都达到了平衡，而t2、t8时都改变了一种条件，试判断改变的条件：t2时_______________________；t8时______________________________。

Answer 1

【答案】＜ ΔH2－ΔH1 B 1/192 正向移动 升温或增大生成物的浓度 使用催化剂

【解析】

（1）由表中数据可知，随温度升高，平衡常数K减小，说明温度升高，平衡逆向进行，所以正向是放热反应，根据盖斯定律计算△H3；

（2）根据影响平衡移动的因素进行分析；

（3）根据三段式计算反应的平衡常数；

（4）t2时平衡逆向移动，改变的条件可以是升温或增大生成物的浓度；t8时平衡不移动，改变的条件是使用了催化剂。

（1）由表中数据可知，随温度升高，平衡常数K减小，说明温度升高，平衡逆向进行，所以正向是放热反应，即△H1<0；根据盖斯定律，CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) △H3=△H2-△H1，故答案为：＜，ΔH2－ΔH1。

（2）A.充入CO，使体系总压强增大，平衡向正反应移动，但CO的转化率降低，故A错误；

B.将CH3OH（g）从体系中分离，平衡向正反应方向移动，CO转化率增大，故B正确；

C.充入He，使体系总压强增大，各物质的浓度不变，平衡不移动，CO转化率不变，故C错误；

D.使用高效催化剂，不能改变平衡，故D错误。

故答案为：B。

（3）充分反应后测得CO2的转化率为60%，则参加反应的n（CO2）=10mol×60%=6mol，

CO2（g）+3H2（g）CH3OH（g）+H2O（g）

开始（mol/L） 10 30 0 0

转化（mol/L） 6 18 6 6

平衡（mol/L） 4 12 6 6

反应Ⅱ的平衡常数K=c（CH3OH）c（H2O）c（CO2）c3（H2）=6×6/4×123=1/192；

若维持条件不变向该容器中投入10molCO2、30molH2、10molCH3OH(g)和10molH2O(g)，根据等效平衡理论，相当于增大压强，则化学平衡正向移动，

故答案为：1/192，正向移动。

（4）由于纵坐标只表示v逆，为了便于求解，在解题时可把v正补上，t2时平衡逆向移动，改变的条件可以是升温或增大生成物的浓度；t8时平衡不移动，改变的条件是使用了催化剂，故答案为：升温或增大生成物的浓度，使用催化剂。