能源短缺是人类社会面临的重大问题．甲醇是一种可再生能源.具有广泛的开发和应用前景．工业上合成甲醇的反应为:CO(g)+2H2(g)?CH3OH(g),△H(1)已知.该反应在300℃.5MPa条件下能自发进行.则△H 0.△S 0．(2)在300℃.5MPa条件下.将0.20mol的CO与0.58molH2的混合气体充入2L密闭容器发生反应.反应过程� 题目和参考答案——青夏教育精英家教网—

题目内容

能源短缺是人类社会面临的重大问题．甲醇是一种可再生能源，具有广泛的开发和
应用前景．工业上合成甲醇的反应为：CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）；△H
（1）已知，该反应在300℃，5MPa条件下能自发进行，则△H______0，△S______0（填“＜，＞或=”）．
（2）在300℃，5MPa条件下，将0.20mol的CO与0.58molH₂的混合气体充入2L密闭容器发生反应，反应过程中甲醇的物质的量浓度随时间的变化如图所示．
①在0～2min内，以H₂表示的平均反应速率为______mol?L^-1?s^-1，CO的转化率为______．
②列式计算300℃时该反应的平衡常数K=______．
③300℃时，将0.50molCO、1.00molH₂和1.00molCH₃OH充入容积为2L的密闭容器中，此时反应将______．
A．向正方向移动B．向逆方向移动C．处于平衡状态D．无法判断
④下列措施可增加甲醇产率的是______．
A．压缩容器体积B．将CH₃OH（g）从体系中分离
C．充入He，使体系总压强增大 D．再充入0.20molCO和0.58molH₂
（3）若其它条件不变，使反应在500℃下进行，在图中作出甲醇的物质的量浓度随时间的变化的示意图．

（1）该反应的反应物有3mol气体，生成物有1mol气体，所以△S＜0，反应自发进行△H-T△S＜0，故△H必须小于0，故答案为：＜；＜；
（2）①2min时，甲醇浓度变化0.02mol/L，则氢气浓度变化为0.04mol/L，v（H₂）=

△c(H2)

△t

0.04mol/L

2min

=0.02mol/（L?min）^-1
从图象分析，生成甲醇0.04mol，则反应的CO为0.04mol，α（CO）=

0.04mol

0.20mol

×100%=20%，
故答案为：0.02；20%；
②CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）
加入的（mol/L） 0.10 0.29 0
反应的（mol/L） 0.02 0.04 0.02
平衡后（mol/L） 0.08 0.25 0.02
K=

c(CHOH)

c(CO)?c2(H2)

0.02mol/L

0.08mol/L×0.25mol/L2

=4（mol/L）^-2
故答案为：K=

c(CHOH)

c(CO)?c2(H2)

0.02mol/L

0.08mol/L×0.25mol/L2

=4（mol/L）^-2；
③Qc=K=

c(CHOH)

c(CO)?c2(H2)

0.50

0.25×0.502

=8＞K=4，所以平衡逆向移动，选B，
故答案为：K=

c(CHOH)

c(CO)?c2(H2)

0.02mol/L

0.08mol/L×0.25mol/L2

=4（mol/L）^-2； B；
④A、对于反应CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g），反应物气体体积大于生成物，压缩容器体积时，压强增大，平衡正向移动，可增加甲醇产率，A正确；
B、分离出甲醇，平衡正向移动可增加甲醇产率，故B正确；
C、充入He，不影响各气体的分压，平衡不移动，不能增加甲醇产率，故C错误；
D、体积不变，再充入反应物气体，平衡正向移动，可增加甲醇产率，故D正确．
故选：A B D；
（3）温度升高，反应速率加快，达到平衡时间短．正反应放热，升温时平衡逆向移动，平衡时甲醇浓度比300℃低，可得下图：