Question

【题目】Ⅰ.甲醇是重要的化学工业基础原料和清洁液体燃料，工业上可利用CO或CO2来生产燃料甲醇。已知甲醇制备的有关化学反应以及在不同温度下的化学反应平衡常数如表所示：

化学反应	平衡常数	温度℃
		500	800
①2H2(g)+CO(g)CH3OH(g)	K1	2.5	0.15
②H2(g)+CO2(g)H2O(g)+CO(g)	K2	1.0	2.50
③3H2(g)+CO2(g)CH3OH(g)+H2O(g)	K3

（1）据反应①与②可推导出K1、K2与K3之间的关系，则K3＝__________（用K1、K2表示）

（2）反应③的ΔS__________0（填“＞”、“＜”）；反应③的ΔH__________0（填“＞”、“＜”）

（3）500℃时测得反应③在某时刻，H2(g)、CO2(g)、CH3OH(g)、H2O(g)的浓度（mol/L）分别为0.8、0.1、0.3、0.15，则此时V正__________V逆（填“＞”、“＝”或“＜”）

Ⅱ.一定条件下，在容积为2L的密闭容器中充入lmolCO与2molH2合成甲醇，平衡转化率与温度、压强的关系如图所示：

（1）p1__________p2（填“＞”、“＝”或“＜”）。

（2）该反应达到平衡时，反应物转化率的关系是CO____________H2（填“＞”、“＝”或“＜”）。

（3）若100℃P1时达平衡所用的时间为5min，则从开始到平衡这段时间用H2表示的速率为_______________________。

（4）该甲醇合成反应在A点的平衡常数K＝___________。

Answer 1

【答案】K1×K2 < < > < ＝ 0.15mol/(L.min) 48

【解析】

I.(1)根据盖斯定律分析解答；

(2)体系的微观状态数越多，体系的混乱度越大，熵越大，结合温度对平衡的影响分析解答；

(3)依据某时刻浓度商和平衡常数比较判断反应进行的方向；

Ⅱ.(1)发生的反应为CO(g)+2H2(g)═CH3OH(g)为气体体积减小的反应，增大压强平衡正向移动，CO的转化率增大；

(2)起始时物质的量比等于化学计量数之比，结合方程式分析判断；

(3)100℃p1时达平衡所用的时间为5min，转化的CO为1mol×75%=0.75mol，由反应可知消耗氢气为0.75mol×2=1.5mol，结合v=计算；

(4)根据平衡时的物质的量分别计算各物质的平衡浓度，再结合平衡常数K为生成物浓度幂之积与反应物浓度幂之积计算解答。

Ⅰ.(1)①2H2(g)+CO(g)CH3OH(g) ，②H2(g)+CO2(g)H2O(g)+CO(g)，根据盖斯定律，将①+②得到③3H2(g)+CO2(g)CH3OH(g)+H2O(g)，所以平衡常数K3=K1×K2，故答案为：K1×K2；

(2)反应③3H2(g)+CO2(g)CH3OH(g)+H2O (g)是气体体积减小的反应，属于熵减小的反应。500°C时，K3=K1×K2=2.5×1.0=2.5，800°C时，K3=K1×K2=2.5×0.15=0.375，温度升高，平衡常数减小，说明平衡逆向移动，所以该反应是放热反应，△H＜0，故答案为：＜；＜；

(3)500°C时，K3=K1×K2=2.5×1.0=2.5，在500℃时，测得反应③3H2(g)+CO2(g)CH3OH(g)+H2O(g)在某时刻，H2(g)、CO2(g)、CH3OH(g)、H2O (g)的浓度(mol/L)分别为0.8、0.1、0.3、0.15，Qc==0.87＜K=2.5，反应正向移动，V正＞V逆，故答案为：＞。

Ⅱ.(1)CO(g)+2H2(g)═CH3OH(g)为气体体积减小的反应，增大压强平衡正向移动，CO的转化率增大，可知p1＜p2，故答案为：＜；

(2)起始时物质的量比等于化学计量数之比，CO的转化率与H2的转化率相等，故答案为：=；

(3)100℃p1时达平衡所用的时间为5min，转化的CO为1mol×75%=0.75mol，由反应可知消耗氢气为0.75mol×2=1.5mol，用H2表示的速率为=0.15mol/(L·min)，故答案为：0.15mol/(L·min)；

(4)在A点时CO的平衡浓度为=0.125mol/L，氢气的平衡浓度为=0.25mol/L，甲醇的平衡浓度为=0.375mol/L，平衡常数K==48，故答案为：48。