题目内容
【题目】甲醇被称为2l世纪的新型燃料，工业上通过下列反应①和②，用CH4和H2O为原料来制备甲醇。
① CH4(g)+H2O(g) 
CO(g)+3H2(g) △H1
② CO(g)+2H2(g) CH3OH(g) △H2
将0.20mol CH4和0.30 mol H2O(g)通入容积为10L的密闭容器中，在一定条件下发生反应①，达到平衡时，CH4的转化率与温度、压强的关系如右图。
（1）已知在P1、100℃时达到平衡所需的时间为5min，则用CH4表示的平均反应速率为______。
（2）反应①的△H1____0，图中的P1______P2（填“<”、“=”或“>”）。
（3）在压强为0.1MPa条件下，将一定量CO与H2的混合气体在催化剂作用下能自发反应生成甲醇，则反应②的△H2____0，△S____0（填“<”、“=”或“>”）。
（4）根据题中给出的数据，计算反应①在100℃时的平衡常数值____________（写出计算过程及结果）
【答案】 0.002mol/(L·min) > < < < 1.35×10-3(mol/L)2
【解析】（1）100℃时达到平衡时甲烷的转化率为0.5，则甲烷参加反应的物质的量=0.2mol×0.5=0.1mol，v（CH4）=
=0.002mol/(L·min)
（2）从图象分析，温度升高时甲烷的转化率增大，平衡正向移动，反应吸热，△H＞0；由图可知温度相同时，到达平衡时，压强为P1的CH4转化率高，平衡向正反应方向移动，反应为气体体积增大的反应，减小压强平衡向体积增大的方向移动，即P1＜P2；
（3）在压强为0.1MPa条件下，将一定量CO与H2的混合气体在催化剂作用下能自发反应生成甲醇，反应后气体体积减少，故△S<0；又反应能自发进行，△H<T△S<0。
（4）反应①在100℃时，c(CH4)=0.2mol×0.5/10L=0.01mol/L，c(H2O)=（0.3mol―0.1mol）/10L=0.02mol/L，c(CO)=△C(CH4)=0.01mol/L，c()=3△C(CH4)=3×0.01mol/L=0.03mol/L，K=
=1.35×10-3(mol/L)2
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