Question

【题目】CO可用于合成甲醇，化学方程式为CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)。

（1）如图是反应CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)在不同温度下CO的转化率随时间变化的曲线。

①该反应的焓变ΔH________0 (填“>”、“<”或“＝”)。

②T1和T2温度下的平衡常数大小关系是K1_______ K2 (填“>”、“<”或“＝”)。在T1温度下，往体积为1 L的密闭容器中，充入1 mol CO和2 mol H2，经测得CO和CH3OH(g)的浓度随时间变化如图所示。则该反应的平衡常数为______________。

③若容器容积不变，下列措施可增加CO转化率的是________(填字母)。

a．升高温度 b．将CH3OH(g)从体系中分离

c．使用合适的催化剂 d．充入He，使体系总压强增大

（2）在容积为1 L的恒容容器中，分别研究在230 ℃、250 ℃和270 ℃三种温度下合成甲醇的规律。如图是上述三种温度下H2和CO的起始组成比(起始时CO的物质的量均为1 mol)与CO平衡转化率的关系，则曲线z对应的温度是________℃；曲线上a、b、c点对应的化学平衡常数分别为K1、K2、K3，则K1、K2、K3的大小关系为________________。

Answer 1

【答案】< > 12 b 270 K1=K2< K3

【解析】

(1)①根据图像信息结合勒夏特列原理判断；

②正反应为放热反应，升高温度，平衡逆向进行，则化学平衡常数减小；利用三段式计算平衡时各量的浓度，再计算K。

③a.容器容积不变，升高温度，平衡逆向移动，CO的转化率降低，a错误；

b.将CH3OH(g)从体系中分离，平衡正向移动，CO的转化率增大，b正确；

c.使用合适的催化剂不会引起化学平衡的移动，CO的转化率不变，c错误；

d.容器容积不变，充入He，使体系总压强增大，各物质的浓度不变，化学平衡不移动，CO的转化率不变，d错误；

(2)反应为放热反应，温度越高CO的转化率越小；化学平衡常数只与温度有关，反应为放热反应，升高温度，平衡常数减小。

(1)①根据图中的信息可知：T2>T1，温度越高CO转化率越小，则反应CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)中,降低温度，平衡向右进行，一氧化碳的转化率增大，根据勒夏特列原理，正反应是放热反应，△H<0；

②正反应为放热反应，升高温度，平衡逆向进行，则化学平衡常数减小，T2>T1，则K1>K2；在T1温度下,根据图2所示,10min时达到平衡状态，已知CO的浓度为1mol/L，则图像为CO与CH3OH的浓度变化，平衡时，c（CO）=0.25mol/L，c（CH3OH）=0.75mol/L，

CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)

初始：1 2 0

反应：0.75 1.5 0.75

平衡：0.25 0.5 0.75

K=0.75/（0.25×0.52）=12；

③a.容器容积不变，升高温度，平衡逆向移动，CO的转化率降低，a错误；

b.将CH3OH(g)从体系中分离，平衡正向移动，CO的转化率增大，b正确；

c.使用合适的催化剂不会引起化学平衡的移动，CO的转化率不变，c错误；

d.容器容积不变，充入He，使体系总压强增大，各物质的浓度不变，化学平衡不移动，CO的转化率不变，d错误；

答案为b；

(2)反应为放热反应，温度越高CO的转化率越小，曲线Z为270℃；化学平衡常数只与温度有关，则K1=K2，反应为放热反应，升高温度，平衡常数减小，则曲线x为230 ℃，K1=K2< K3。