题目内容

甲醇是一种很好的燃料，工业上用CH4和H2O 为原料，通过反应I和Ⅱ来制备甲醇。

⑴将1.0 mol CH4和2.0 mol H2O(g)通人反应室(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、压强的关系如右图所示。

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                   。

②图中的P1_       P2(填“<”、“>”或“=”),100℃时平衡常数为           。

③该反应的△H         0(填“<”、“>”或“=”)。

(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反应生成甲醇: CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)   △H<0  ……Ⅱ

④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．充人He，使体系总压强增大    D．再充人lmol CO和3 mol H2

⑤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。

A．下表中剩余的实验条件数据:  a=_     ；b=_         。

实验编号

T（℃）

n(CO)／n(H2)

P(Mpa)

1

150

1／3

0.1

2

a

1／3

5

3

350

b

5

B．根据反应Ⅱ的特点，右下图是在压强分别为0.1 MPa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 =           Mpa。

 

 

【答案】

（14分）（1）①0.0030mol/(L·min) （2分） ②＜ （2分）

2.25×10－4(mol/L)2（2分，不写单位不扣分，单位写错扣1分） ③＞（2分）

（2）④BD（2分） ⑤A.a＝150，b＝（各1分，共2分） B.0.1（2分）

【解析】

试题分析：（1）①由图像可知，平衡时甲烷的转化率为0.5，所以甲烷的物质的量减少了1.5mol×0.5＝0.5mol，则△c(CH4)＝0.5mol÷100L＝0.005mol/L，所以v(CH4)＝0.005mol/L÷5min＝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）。

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。则

                        CH4（g）＋ H2O（g）CO（g）＋ 3H2（g）

起始浓度（mol/L）  0.010     0.020           0          0

转化浓度（mol/L）  0.005     0.005          0.005     0.015

平衡浓度（mol/L）  0.005     0.015          0.005     0.015

所以平衡常数K＝=＝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。

（2）④A、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1molCO和3molH2，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，答案选BD。

⑤A、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＝；比较实验1、2可知，压强不同，所以温度应相同，故a＝150。

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，因此压强Px＝0.1Mpa。

考点：考查反应速率、平衡常数的计算；外界条件对平衡状态的影响以及图像识别等

 

练习册系列答案
相关题目
（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
1
3
 0.1
2 n
1
3
 5
3 350 m 5
A．则上表中剩余的实验条件数据：a=
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．
甲醇是一种很好的燃料，被称为21世纪的新型燃料．
工业上可通过H2和CO化合制备甲醇，该反应的热化学方程式为：
CO（g）+2H2（g） CH3OH（g）△H1=-116kJ?molˉ1
（1）已知：CO（g）+
1
2
O2（g）=CO2（g）△H2=-283kJ?molˉ1
           H2（g）+
1
2
O2（g）=H2O （g）△H3=-242kJ?molˉ1
1mol甲醇燃烧生成CO2和水蒸气放出
651
651
kJ的热量．
（2）在压强为0.1MPa条件下，将a mol CO与 3a mol H2的混合气体在催化剂作用下在VL容器中制备甲醇．
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）
1 150 1/3 0.1
2 a 1/3 5
3 350 b 5
A．则上表中剩余的实验条件数据：a=
150
150
、b=
1/3
1/3
．
B．根据反应特点，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P1=
0.1
0.1
MPa．
③100℃时，CH3OH（g） CO（g）+2H2（g）反应的平衡常数为
4a2
V2
4a2
V2

（用含a、V的代数式表示）．
（3）科学家预言，燃料电池将是21世纪获得电力的重要途径，而甲醇燃料电池具备甲醇燃料容易携带、容易存储等优点，目前被认为将会替代传统的电池成为携带型设备的主要电源．右图是甲醇的质子交换膜型燃料电池模型．写出其电极反应式
正极：
3O2+12e-+12H+→6H2O
3O2+12e-+12H+→6H2O

负极：
2CH4O-12e-+2H2O→12H++2CO2
2CH4O-12e-+2H2O→12H++2CO2
．
甲醇是一种很好的燃料，工业上用CH4和H2O（g）为原料，通过反应Ⅰ和Ⅱ来制备甲醇．请回答下列问题：
（1）将1.0mol CH4和2.0mol H2O（g）通入反应室（容积为100L）中，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所示．
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
0.0030mol?L-1?min-1
0.0030mol?L-1?min-1
．
②图中的p1
＜
＜
p2（填“＜”、“＞”或“=”），100℃时的平衡常数为
2.25×10-4
2.25×10-4
．
③该反应的△H
＞
＞
0，△S
＞
＞
0（填“＜”、“＞”或“=”）．
（2）在压强为0.1MPa条件下，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：
CO（g）+2H2（g）?△H＜0 （Ⅱ）
①若容器的容积不变，下列措施可增大甲醇产率的是
BD
BD
（填序号）．
A．升高温度
B．将CH3OH（g）从体系中分离出来
C．恒容下充入He，使体系的总压强增大
D．再充入a mol CO和3a mol H2
②为了寻找合成甲醇的适宜温度和压强，某同学设计了三组实验，部分实验条件已经填在了下面的实验设计表中．
实验编号 T（℃） n（CO）/n（H2） ρ（MPa）
1 150
1
3
 0.1
2 n
1
3
 5
3 350 m 5
a．表中剩余的实验数据：n=
150
150
，m=
1
3
1
3
．
b．根据反应Ⅱ的特点，如图是在压强分别为0.1MPa和5MPa下CO的转化率随温度变化的曲线，请指明图2中的压强px=
0.1
0.1
MPa．

甲醇是一种很好的燃料，工业上用CH4和H2O为原料，通过反应Ⅰ和Ⅱ来制备甲醇。

⑴将1.0 mol CH4和2.0 mol 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、压强的关系如上图。

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        。

②图中的P1     P2（填“<”、“>”或“=”），100℃时平衡常数为       。

③该反应的△H     0（填“<”、“>”或“=”）。

⑵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：CO（g）+2H2（g）CH3OH（g）；△H<0……Ⅱ。

④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           D．再充入1mol CO和3mol H2

⑤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。

       A．则上表中剩余的实验条件数据：a=________、b=_______。

       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=_________MPa。

甲醇是一种很好的燃料，工业上用CH4和H2O为原料，通过反应Ⅰ和Ⅱ来制备甲醇。
（1）将1.0 mol CH4和2.0 mol 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、压强的关系如右图。

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       。
②图中的P1    P2（填“<”、“>”或“=”），100℃时平衡常数为       。
③该反应的△H    0(填“<”、“>”或“=”)。
（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：CO(g)+2H2(g)  CH3OH(g)；△H<0……Ⅱ。
④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   D．再充入1mol CO和3mol H2
⑤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。
 
A．则上表中剩余的实验条件数据:a="________ " b=_______
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=_________MPa。

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