题目内容
（2013?江西模拟）甲醇是一种很好的燃料，工业上用CH4和H2O为原料，通过下述反应Ⅰ和Ⅱ来制备甲醇．（1）将1.0mol CH4和2.0mol H2O（g）通入反应室（容积为100L），在一定条件下发生反应：CH4（g）+H2O（g）?CO（g）+3H2（g）…I．CH4的转化率与温度、压强的关系如图．
①已知100℃时达到平衡所需的时间为5min，则用H2表示的平均反应速率为
0.003mol/（L?min）
0.003mol/（L?min）
．②图中的P1
＜
＜
P2（填“＜”、“＞”或“=”），100℃时平衡常数为2.25×10-4
2.25×10-4
．③该反应的△H
＞
＞
0（填“＜”、“＞”或“=”）．（2）在压强为0.1MPa条件下，将a mol CO与3amol H2的混合气体在催化剂作用下能自发反应生成甲醇：CO（g）+2H2（g）?CH3OH（g）△H＜0
Ⅱ．
①若容器容积不变，下列措施可增加甲醇产率的是
BD
BD
．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 D．再充入1mol CO和3mol H2
②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表中．
| 实验编号 | T（℃） | n（CO）/n（H2） | p（MPa） | ||
| l | 150 |
|
0.1 | ||
| 2 | n |
|
5 | ||
| 3 | 350 | m | 5 |
150
150
、b=| 1 |
| 3 |
| 1 |
| 3 |
B．根据反应Ⅱ的特点，右上图是在压强分别为0.1MPa和5MPa下CO的转化率随温度变化的曲线图，请指明图中的压强Px=
0.1
0.1
MPa．分析：（1）①根据图知道平衡时甲烷的转化率，求出△c（CH4），根据v=
计算v（CH4），利用速率之比等于化学计量数之比计算v（H2）．
②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=
，计算出平衡时，各组分的浓度，代入平衡常数计算．
③由图可知，温度越高甲烷的转化率越大，即升高温度平衡向正反应方向移．
（2）①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．
②采取控制变量法，探究合成甲醇的温度和压强的适宜条件，据此判断a、b的值．
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CO的转化率，由此判断．
| △c |
| △t |
②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)×[c(H2)]3 |
| c(CH4)×c(H2O) |
③由图可知，温度越高甲烷的转化率越大，即升高温度平衡向正反应方向移．
（2）①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．
②采取控制变量法，探究合成甲醇的温度和压强的适宜条件，据此判断a、b的值．
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CO的转化率，由此判断．
解答：解：（1）①由图知道平衡时甲烷的转化率为0.5，所以△c（CH4）
=0.005mol/L，
所以v（CH4）=
=0.001mol/（L?min），速率之比等于化学计量数之比，所以v（H2）=3v（CH4）=3×0.001mol/（L?min）=0.003mol/（L?min）．
故答案为：0.003mol/（L?min）．
②温度相同时，作垂直x轴的辅助线，发现压强为P1的CH4的转化率高，反应为前后体积增大的反应，压强增大平衡向体积减小的方向移动，即向逆反应移动，CH4的转化率降低，所以P1＜P2．
CH4（g）+H2O（g）
CO（g）+3H2（g），
开始（mol）：1.0 2.0 0 0
变化（mol）：1.0×0.5 0.5 0.5 1.5
平衡（mol）：0.5 1.5 0.5 1.5
所以平衡常数k=
=
=2.25×10-4，
故答案为：＜；2.25×10-4
③由图可知，温度越高甲烷的转化率越大，即升高温度平衡向正反应方向移，温度升高平衡向吸热方向移动，所以正反应为吸热反应，即△H＞0．
故答案为：＞
（2）①A、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，甲醇的产率降低，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，甲醇的产率增加，故B错误；
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，甲醇的产率不变，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，甲醇的产率增加，故D正确．
故选：BD
②A、采取控制变量法，探究合成甲醇的温度和压强的适宜条件，所以温度、压强是变化的，
应保持不变，所以b=
；比较使用1、2，压强不同，所以温度应相同，故a=150．
故答案为：a=150；b=
B、温度相同时，作垂直x轴的辅助线，发现压强为Py的CO的转化率高，反应为前后体积减小的反应，压强增大平衡向体积减小的方向移动，即向正反应移动，所以Px＜Py，所以压强Px=0.1MPa．
故答案为：0.1
| 1.0mol×0.5 |
| 100L |
所以v（CH4）=
| 0.005mol/L |
| 5min |
故答案为：0.003mol/（L?min）．
②温度相同时，作垂直x轴的辅助线，发现压强为P1的CH4的转化率高，反应为前后体积增大的反应，压强增大平衡向体积减小的方向移动，即向逆反应移动，CH4的转化率降低，所以P1＜P2．
CH4（g）+H2O（g）
CO（g）+3H2（g），开始（mol）：1.0 2.0 0 0
变化（mol）：1.0×0.5 0.5 0.5 1.5
平衡（mol）：0.5 1.5 0.5 1.5
所以平衡常数k=
| c(CO)×[c(H2)]3 |
| c(CH4)×c(H2O) |
| ||||
|
故答案为：＜；2.25×10-4
③由图可知，温度越高甲烷的转化率越大，即升高温度平衡向正反应方向移，温度升高平衡向吸热方向移动，所以正反应为吸热反应，即△H＞0．
故答案为：＞
（2）①A、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，甲醇的产率降低，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，甲醇的产率增加，故B错误；
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，甲醇的产率不变，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，甲醇的产率增加，故D正确．
故选：BD
②A、采取控制变量法，探究合成甲醇的温度和压强的适宜条件，所以温度、压强是变化的，
| n(CO) |
| n(H2) |
| 1 |
| 3 |
故答案为：a=150；b=
| 1 |
| 3 |
B、温度相同时，作垂直x轴的辅助线，发现压强为Py的CO的转化率高，反应为前后体积减小的反应，压强增大平衡向体积减小的方向移动，即向正反应移动，所以Px＜Py，所以压强Px=0.1MPa．
故答案为：0.1
点评：本题考查化学反应速率、平衡常数、化学平衡计算、化学平衡的影响因素及读图能力等，综合性较大，难度中等，知识面广，应加强平时知识的积累．注意控制变量法与定一议二原则应用．
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