题目内容
(8分)甲醇是一种很好的燃料，工业上用CH4和H2O(g)为原料，通过反应I和II来制备甲醇。
请回答下列问题：
(1)将1.0molCH4和2.0molH2O(g)通入反应室(容积为l00L)，在一定条件下发生反应：
cCH4(g)+H2O(g) 
CO(g)+3H2(g)
I。
CH4的转化率与温度、压强的关系如图所示。
①已知100℃时达到平衡所需的时间为5min，则用H2表示的平均反应速率为
②图中的P1 P2(填“<”、“>”或“=”)，100℃时平衡常数为 。
③该反应的
H
0。(填“<”、“>”或“=”)
(2)在压强为0.1MPa条件下，a molCO与3a mol H2的混合气体在催化剂作用下能自发反应生成甲醇：CO(g)+2H2(g)
CH30H(g) H<0 Ⅱ。
①若容器容积不变，下列措施可增加甲醇产率的是 (填序号)。
A．升高温度 B．将CH3OH(g)从体系中分离
C．充入He，使体系总压强增大 D．再充人lmolCO和3 mol H2
②为了寻找合成甲醇的适宜温度和压强，某同学设计了三组实验，部分实验条件已经填在了下面的实验设计表中。
|
实验编号 |
T(℃) |
n(CO)／n(H2) |
p(MPa) |
|
l |
150 |
1／3 |
0.1 |
|
2 |
n |
1／3 |
5 |
|
3 |
350 |
m |
5 |
a．上表中剩余的实验条件数据：n= ，m= 。
b．根据反应Ⅱ的特点，如图是在压强分别为0.1MPa和5MPa下CO的转化率随温度变化的曲线图，请指明图中的压强
= MPa。
（1）①0.0030mol/L ②< , 2.25×10-4 ③>
(2)①B D ②150
1/3 
【解析】
试题分析：
（1）①根据速率计算公式V=3mol÷(5*60*100)= 0.0030mol/（L.s)
②在相同温度下，P1的CH4转化率比P2的高，而对于原平衡来说压强减小向正向移动，所以P1小于
P2 , 化学平衡常数K=生成物的浓度幂之积/反应物的浓度幂之积，代入计算得2.25×10-4
③由图可知，温度高时，CH4转化率高，正向移动，所以正方向为吸热反应，
H小于0。
（2）①减小生成物浓度，与增大反应物浓度都可以增大其转化率，而升高温度只是增加了反应速率，充入He不会影响反应速率。
② 对比试验，1与2对比，所以n=150。2和3对于，所以m=1/3 ;根据原平衡，增大压强向正移动，所以Py比Px大。所以Px=0.1MPa 。
考点：化学反应平衡原理及其图像分析。
点评：本题结合常规化学平衡中温度、压强图进行分析，信息量较大，题目难度中等。
阅读快车系列答案(8分)甲醇是一种很好的燃料，工业上用CH4和H2O(g)为原料，通过反应I和II来制备甲醇。
请回答下列问题：
(1)将1.0molCH4和2.0molH2O(g)通入反应室(容积为l00L)，在一定条件下发生反应：
cCH4(g)+H2O(g)
CO(g)+3H2(g) I。
CH4的转化率与温度、压强的关系如图所示。
①已知100℃时达到平衡所需的时间为5min，则用H2表示的平均反应速率为
②图中的P1 P2(填“<”、“>”或“=”)，100℃时平衡常数为 。
③该反应的
H 0。(填“<”、“>”或“=”)
(2)在压强为0.1MPa条件下，a molCO与3a mol H2的混合气体在催化剂作用下能自发反应生成甲醇：CO(g)+2H2(g)
CH30H(g) H<0 Ⅱ。
①若容器容积不变，下列措施可增加甲醇产率的是 (填序号)。
| A．升高温度 | B．将CH3OH(g)从体系中分离 |
| C．充入He，使体系总压强增大 | D．再充人lmolCO和3 mol H2 |
| 实验编号 | T(℃) | n(CO)／n(H2) | p(MPa) |
| l | 150 | 1／3 | 0.1 |
| 2 | n | 1／3 | 5 |
| 3 | 350 | m | 5 |
b．根据反应Ⅱ的特点，如图是在压强分别为0.1MPa和5MPa下CO的转化率随温度变化的曲线图，请指明图中的压强
= MPa。