Question

（14分）甲醇被称为2l世纪的新型燃料，工业上通过下列反应Ⅰ和Ⅱ，用CH₄和H₂O为原料来制备甲醇。
(1)将1 mol CH₄和2 mol H₂O(g)通入反应室（容积为100L），并在一定条件下发生如下反应：CH₄(g)+H₂O(g)CO(g)+3H₂(g)……Ⅰ
测得CH₄的转化率与温度、压强的关系如图。

①当压强为P₁，温度为100℃时达到平衡所需的时间为5min。则用H₂表示0～5min内的平均反应速率为______。
②图中的P₁_________P₂（填“<”、“>”或“＝”）。
③100℃时该反应的平衡常数为______________。
④在其它条件不变时降低温度，反应Ⅰ的逆反应速率将________(填“增大” “减小”或“不变”)，反应_________移动（填“向正方向”、“向逆方向”或“不”）。
（2）在压强为0.1 MPa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反应生成甲醇，其反应如下：CO(g)+2H₂(g)CH₃OH(g)……Ⅱ
①则该反应的△H________0，△S_________0(填“<”、“>”或“＝”)。
②若容器容积不变，下列措施可增加甲醇产率的是___________。
A．升高温度    B．将CH₃OH(g)从体系中分离   C．充入He，使体系总压强增大
③为了寻找合成甲醇的温度和压强的适宜条件，某同学设计了三组实验，部分实验条件已经填在下面实验设计的表中。请在下表空格中填入剩余的实验条件数据。

实验编号	T(℃)	n (CO)/n(H2)	P(MPa)
ⅰ	150	1/3	0.1
ⅱ			5
ⅲ	350		5

Answer 1

（1）①0.003mol·L^-1·min^-1       ②<   ③2.25×10^－4  ④减少   向逆反应方向     （2）①<   <    ②B    ③

实验编号	T(℃)	n (CO)/n(H2)	P(MPa)
ⅰ
ⅱ	150	1/3
ⅲ		1/3

(1)①当压强为P₁，温度为100℃时用H₂表示0～5min内的平均反应速率为0.003mol·L^-1·min^-1
②在相同温度下，P₁甲烷的转化率大于P₂甲烷的转化率，对于此可逆反应，增大压强，平衡左移，甲烷的转化率降低，所以，图中的P₁<P₂
③根据可逆反应三步走，计算出平衡时各物质的浓度，让平衡时生成物浓度幂的乘积除以反应物浓度幂的乘积，可求出平衡常数K=2.25×10^－4
④降低温度，反应Ⅰ的逆反应速率将减小，根据图像，升温，甲烷的转化率增大，平衡右移，正反应是吸热反应，所以，降温，平衡向逆反应方向移动。
（2）则该反应的△H<0，△S<0
②增加甲醇产率的是使平衡左移，能左移的只有B。
③填入的条件如下：

实验编号	T(℃)	n (CO)/n(H2)	P(MPa)
ⅰ
ⅱ	150	1/3
ⅲ		1/3