Question

甲醇被称为2l世纪的新型燃料，工业上通过下列反应①和②，用CH₄和H₂O为原料来制备甲醇。

① CH₄(g)+H₂O(g)  CO(g)+3H₂(g)   △H₁

② CO(g)+2H₂(g)  CH₃OH(g)       △H₂

将0.20mol CH₄和0.30 mol H₂O(g)通入容积为10L的密闭容器中，在一定条件下发生反应①，达到平衡时，CH₄的转化率与温度、压强的关系如图。

（1）已知在P₁、100℃时达到平衡所需的时间为5min，则用CH₄表示的平均反应速率为______。

（2）反应①的△H₁    0，图中的P₁______P₂（填“<”、“=”或“>”）。

（3）在压强为0.1MPa条件下，将一定量CO与H₂的混合气体在催化剂作用下能自发反应生成甲醇，则反应②的△H₂    0，△S    0（填“<”、“=”或“>”）。

根据题中给出的数据，计算反应①在100℃时的平衡常数值（写出计算过程及结果）

Answer 1

（12分）（1）2.0×10^－3mol·L^-1 ·min^-1（2分）

>，<     （各1分）

<，<     （各1分） 

从题中知CH₄和H₂O(g)的起始浓度分别是0.020mol·L^-1 、0.030 mol·L^-1 ，100℃达到平衡时CH₄的转化率为0.5，则：

　　　　　　　　　　　 CH₄(g)  +  H₂O(g)  CO(g)  +  3H₂(g) 

起始浓度（mol·L^-1）　　0.020      0.030         0          0

变化浓度（mol·L^-1）　　0.010      0.010         0.010      0.030

平衡浓度（mol·L^-1）　　0.010      0.020         0.010      0.030　　　　（3分）

（mol·L^-1 ）²　　　（3分）