题目内容
【题目】甲醇被称为2l世纪的新型燃料，工业上可以用CH4和H2O为原料来制备甲醇．
（1）将1.0mol CH4和2.0mol H2O（g）通入容积为10L的反应室，在一定条件下发生反应
Ⅰ：CH4（g）+H2O（g）
CO（g）+3H2（g），CH4的转化率与温度、压强的关系如图甲：
已知100℃,压强为P1时,达到平衡所需的时间为5min，
①则用 H2 表示的平均反应速率为______．
②在其它条件不变的情况下升高温度，化学平衡常数将____（填“增大”“减小”或“不变”）．
③图中的P1____P2（填“＜”、“＞”或“=”），在100℃,压强为P1时平衡常数为_______．
④保持反应体系100℃,压强为P1，5min后再向容器中冲入H2O、 H2各0.5mol，化学平衡将向___移动（填“向左”“向右或“不”）．
（2）在一定条件下，将a mol CO与 3a mol H2的混合气体在催化剂作用下能自发发生反应
Ⅱ：CO（g）+2H2（g）CH3OH（g）
①该反应的△H___0，△S___0（填“＜”、“＞”或“=”）．
②若容器容积不变，下列措施可以提高CO转化率的是____．
A．升高温度
B．将CH3OH（g）从体系中分离出来
C．充入He，使体系总压强增大
D．再充入1mol CO和3mol H2．
【答案】0.030molL-1min-1 增大 ＜ 2.25×10-2 向左 ＜ ＜ BD
【解析】
(1)①根据图知道平衡时甲烷的转化率,求出c(CH4),根据v=c/t 计算v(CH4),利用速率之比等于化学计量数之比计算v(H2)；
②转化率与温度、压强图象有三个变量,应“定一议二”；
③根据定一议二原则,定温度同,再比较压强,即作垂直x轴的辅助线,比较平衡时甲烷的转化率,由此判断;平衡常数k=c(CO)c2(H2)/c(CH4)c(H2O)，计算出平衡时各组分的浓度,代入平衡常数表达式计算；
④保持反应体系为100℃,5min后再向容器中冲入H2O、H2各0.5mol,根据浓度商与平衡常数的相对大小的判断；
(2)①混合气体在催化剂作用下能自发反应生成甲醇,则说明正反应是放热反应,正反应是气体物质的量减小的反应；
②容器容积不变,增加甲醇产率,平衡向正反应移动,根据外界条件对平衡的影响分析。
(1)①由100℃平衡CH4的转化率为0.5可以知道,消耗CH4为1×0.5=0.5mol，平衡时甲烷的浓度变化量为:0.5/10=0.05mol/L,根据甲烷与氢气的计量数关系,则: v(H2)=3 v(CH4)=3×0.05/5=0.030molL-1min-1；因此，本题正确答案是: 0.030molL-1min-1。
②当压强为p1时,升高温度,甲烷的转化率提高,平衡向正向移动,所以正向为吸热反应,所以升高温度平衡常数变大；综上所述，本题答案是：增大。
③通过图表可以知道当温度相同时,p2→p1时,甲烷的转化率提高,平衡向正向移动,正向为气体系数增大的反应,根据减小压强平衡向系数增大的方向移动可得出p1< p2；因此，本题正确答案是: ＜。
④ CH4（g）+H2O（g）
CO（g）+3H2（g）
初始浓度: 0.1 0.2 0 0
变化浓度: 0.05 0.05 0.05 0.15
平衡浓度: 0.05 0.15 0.05 0.15
100℃时平衡常数=0.05×（0.15）3/0.05×0.15= 2.25×10-2；5min后再向容器中冲入H2O、 H2各0.5mol，各物质浓度为：c(H2O)=0.15+0.05=0.2mol/L，c(H2)= =0.15+0.05=0.2mol/L，QC=0.23×0.05/0.05×0.2=0.04> 2.25×10-2，正反应速率小于逆反应速率，平衡向左移动；综上所述，本题答案是：2.25×10-2，向左。
(2)①混合气体在催化剂作用下能自发反应生成甲醇,则说明正反应是放热反应,所以△H<0 ；正反应是气体物质的量减小的反应,气体的物质的量越多,其熵越大,所以△S<0；因此，本题正确答案是:<， <。
②A.该反应为放热反应,升高温度,平衡向吸热方向移动,即向逆反应方向移动, CO转化率降低，故A错误；
B.将 CH3OH（g）从体系中分离,产物的浓度降低，平衡向正反应移动，CO转化率增大，故B正确；
C.充入He，使体系总压强增大，容器容积不变，反应混合物各组分浓度不变，平衡不移动, CO转化率不变，故C错误；
D.再充入1mol CO和3mol H2，可等效为压强增大,平衡向体积减小的方向移动,即向正反应方向移动，CO转化率增大，故D正确；
因此，本题正确答案是:BD。
【题目】温度为T1时，将气体X和气体Y各1.6mol充入10L恒容密闭容器中，发生反应X(g)+Y(g)
2Z(g)，一段时间后达到平衡。反应过程中测定的数据如表：下列说法正确的是
t/min | 2 | 4 | 7 | 9 |
n（Y）/mol | 1.2 | 1.1 | 1.0 | 1.0 |
A. 反应0～4 min的平均速率υ(Z)=0.25 mol/(Lmin)
B. T1时，反应的平衡常数K1＝1.2
C. 其他条件不变，9 min后，向容器中再充入1.6 molX，平衡向正反应方向移动，再次达到平衡时X的浓度减小，Y的转化率增大
D. 其他条件不变，降温到T2达到平衡时，平衡常数K2=4，则此反应的△H＜0