能源短缺是人类社会面临的重大问题.甲醇是一种可再生能源.具有广泛的开发和应用前景.工业上合成甲醇的反应为:CO(g)+2H2(g)CH3OH(g),ΔH(1)已知.该反应在300℃.5MPa条件下能自发进行.则ΔH 0.△S 0.(2)在300℃.5MPa条件下.将0.20mol的 CO与0.58mol H2的混合气体充入2L密闭容器发生反应.反应过程中甲� 题目和参考答案——青夏教育精英家教网—

题目内容

能源短缺是人类社会面临的重大问题。甲醇是一种可再生能源，具有广泛的开发和应用前景。工业上合成甲醇的反应为：CO(g)＋2H₂(g)

CH₃OH(g)；ΔH
（1）已知，该反应在300℃，5MPa条件下能自发进行，则ΔH 0，△S 0（填“＜，＞或＝”）。
（2）在300℃，5MPa条件下，将0.20mol的 CO与0.58mol H₂的混合气体充入2L密闭容器发生反应，反应过程中甲醇的物质的量浓度随时间的变化如图所示。

①在0～2min内，以H₂表示的平均反应速率为         mol·L^-1·s^-1，CO的转化率为        。
②列式计算300℃时该反应的平衡常数K＝                                  。
③300℃时，将0.50mol CO、1.00mol H₂和1.00 mol CH₃OH充入容积为2L的密闭容器中，此时反应将          。
A．向正方向移动   B．向逆方向移动   C．处于平衡状态   D．无法判断
④下列措施可增加甲醇产率的是           。
A．压缩容器体积                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0.20mol CO和0.58mol H₂
（3）若其它条件不变，使反应在500℃下进行，在图中作出甲醇的物质的量浓度随时间的变化的示意图。

（1）＜＜（各1分）（2）①0.02 20%（各2分）
②K＝

＝

＝4（3分）③B（2分） ④ABD（2分）
（3）

（2分）

试题分析：（1）根据△G＝△H－T·△S可知，只要△G小于0，反应就是自发的。反应CO(g)＋2H₂(g)

CH₃OH(g)是熵值减小的可逆反应，所以根据该反应CO(g)＋2H₂(g)

CH₃OH(g)在300℃，5MPa条件下能自发进行可知，该反应的ΔH＜0，△S＜0。
（2）①根据图像可知，反应进行到2min时达到平衡状态，此时甲醇的浓度是0.02mol/L，则根据方程式可知消耗氢气的浓度是0.04mol/L，所以在0～2min内，以H₂表示的平均反应速率为0.04mol/L÷2min＝0.02mol/(L1min)。又因为消耗CO的物质的量浓度是0.02mol/L，而CO的起始浓度＝0.2mol/L＝2L＝0.1mol/L，所以CO的转化率＝

×100%＝20%。
②根据①中分析可知，平衡时氢气和CO的浓度分别是0.58mol÷2L－0.04mol/L＝0.25mol/L，0.1mol/L－0.02mol/L＝0.08mol/L，而甲醇的平衡浓度是0.02mol/L。由于化学平衡常数是在一定条件下，当可逆反应达到平衡状态时，生成物浓度的幂之积和反应物浓度的幂之积的比值，所以该温度下反应的平衡常数K＝

＝

＝4。
②300℃时，将0.50mol CO、1.00mol H₂和1.00 mol CH₃OH充入容积为2L的密闭容器中，此时浓度商＝

＝

＝8＞4，所以反应向逆反应方向移动，答案选B。
④该反应是体积减小的放热的可逆反应，则A、压缩容器体积压强增大，平衡向正反应方向移动，甲醇的产率增大，A正确；B、将CH₃OH(g)从体系中分离，平衡向正反应方向移动，甲醇产率增大，B正确；C．充入He，使体系总压强增大，平衡不移动，甲醇产率不变，C不正确；D．再充入0.20mol CO和0.58mol H₂，平衡向正反应方向移动，甲醇的产率增大，D正确，答案选ABD。
（3）由于该反应是放热反应，所以若其它条件不变，使反应在500℃下进行，反应速率增大，达到平衡的时间减少，但不利于平衡向正反应方向移动，因此甲醇的浓度降低，所以甲醇的物质的量浓度随时间的变化的示意图为

。