Question

【题目】氢气是重要的化学试剂、化工原料和有广阔发展前景的新能源。以甲醇为原料制备氢气的一种原理如下:

i.CH3OH(g) CO(g)+2H2 △H =+90kJ·mol-1

ii.CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g) △H =-41kJ·mol-1

(1)向VL恒容密闭容器中充入lmolCH3OH(g),发生反应i。图I中能正确表示CHOH(g)的平衡转化率(a)随温度(T)变化关系的曲线为_______________(填“A”或“B”),理由为_____________。T1℃时，体系的平衡压强与起始压强之比为_________________________。

(2)起始向10L恒容密闭容器中充入lmolCH3OH(g)和1molH2O(g)，发生反应i利反应ii，体系中CO的平衡体积分数与温度(T)和压强(p)的关系如图2所示。

①随着温度升高，n(CO2)/n(CO)的值______(填“增大““减小”或“不变”)，理由为____________。

②p1、p2、p3由大到小的顺序为___________________。

③测得C点时、休系中CO2的物质的量为0.2mol，则T2℃时，反应ii的平衡常数K=________。

Answer 1

【答案】 B 反应i为吸热反应，升高温度，平衡正向移动，CHOH(g)的平衡转化率增大 9:5 减小 升高温度。反应i中CO的物质的量增大。反应ii中CO的物质的量增大、CO2的物质的量减小，最终n(CO2)/(CO)的值减小 P1>P2>P3 0.875

【解析】(1)反应iCH3OH(g) CO(g)+2H2 △H =+90kJ·mol-1为吸热反应，升高温度，平衡正向移动，CHOH(g)的平衡转化率增大，B曲线正确；由图1可知，T1℃时，CH3OH(g)的平衡转化率为40%，则平衡体系中CH3OH(g)、CO(g)、H2的物质的量分别为0.6mol、0.4mol、0.8mol，同温同体积下，压强比等于气体物质的量之比，则体系的平衡压强与起始压强之比为1.8:1=9:5；(2) ①反应i为吸热反应，升高温度，平衡正向移动，CO的物质的量增大，反应ii为放热反应，升高温度，平衡逆向移动，CO的物质的量增大，CO2的物质的量减小，故温度升高，n(CO2)/n(CO)的值减小；②反应i为气体分子总数增大的反应，增大压强，CO的体积分数减小，反应ii为气体分子总数相等的反应，压强不影响平衡，增大压强，CO的体积分数不变，综上所述，增大压强，CO的体积分数减小，故P1>P2>P3；③设反应i中参加反应的CH3OH(g)的物质的量为x，则生成的CO的物质的量为x，应用差量法，反应i中气体总物质的量增大2x，反应ii中气体总物质的量不变，故平衡时容器内气体总物质的量为(2+2x)mol；体系中CO2的物质的量为0.2mol，则消耗CO的物质的量为，则平衡时CO的物质的量为(x-0.2)mol，结合图2得，解得，则反应ii的平衡常数。