题目内容
【题目】甲醇是一种用途广泛的化工原料,也可作为燃料。请回答以下问题:
(1)工业上常用下列反应制备甲醇:CO(g) + 2H2(g) CH3OH(g) ΔH= —90.1KJmol-1,该反应自发的条件是________。
(2)实验室模拟用CO和H2反应来制甲醇。在250℃下,将一定量的CO和H2投入2L的密闭容器中,各物质的物质的量(mol)变化如下表所示:(前6min没有改变条件)
2min | 4min | 6min | 8min | 20min | … | |
CO | 0.7 | 0.5 | 0.5 | 0.4 | 0.2 | … |
H2 | 1.4 | 1 | 1 | 1.8 | 2 | … |
CH3OH | 0.3 | 0.5 | 0.5 | 0.6 | 0.8 | … |
①从0min-4min这段时间的反应速率v(CO)=_________
②250℃时该反应平衡常数K的值为________。
③若第6min时只改变了一个条件,则所改变的条件是________。
④若反应过程中保持温度不变,第20min时,该反应的v正______v逆。(填“ > ”,“ < ”或“ = ”)
(3)若在一恒容的密闭容器中通入物质的量之比为1:1的CO和H2来生产CH3OH,画出不同温度下,反应相同时间时CO的体积分数随温度变化的图像。_______________
【答案】低温(或较低温度) 0.0625 mol/(L·min) 4.0 充入1.0molH2 =
【解析】
(1)反应才能自发进行;
(2)①根据=
计算反应速率;
②该反应平衡常数 。
③根据8min时CO的浓度减小,氢气的浓度增大,甲醇的浓度增大判断。
④根据20min时Q、K的大小关系判断。
(3)利用“三段式”计算不同温度下, CO的体积分数随温度变化;
(1)CO(g) + 2H2(g) CH3OH(g) ΔH<0、ΔS<0,
反应才能自发进行,所以该反应在低温条件下才能自发进行;
(2)①从0min-4min这段时间生成0.5mol CH3OH,根据方程式可知,消耗0.5mol CO, (CO)=
0.0625 mol/(L·min);
②根据表格数据可知,该反应在4min 时达到平衡状态,CO、H2、CH3OH的平衡浓度 分别是0.25 mol/L、0.5mol/L、0.25mol/L,250℃时,该反应平衡常数4.0;
③与6min时相比,8min时CO的物质的量减小,氢气的物质的量增大,甲醇的物质的量增大,说明改变条件平衡正向移动,CO物质的量减少0.1mol,则氢气的浓度减少0.2mol/L,8min时CO的物质的量是1.8mol,所以第6min改变条件是氢气增加1mol;
④第20min时,,所以反应达到平衡状态,v正=v逆;
(3)
CO的体积分数是 ;CO的体积分数是恒量,CO的体积分数随温度变化的图像是
。
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