题目内容
除去杂质后的水煤气主要含H2、CO，是理想的合成甲醇的原料气．
（1）生产水煤气过程中有以下反应：①C（s）+CO2（g）?2CO（g）△H1；
②CO（g）+H2O（g）?H2（g）+CO2（g）△H2；③C（s）+H2O（g）?CO（g）+H2（g）△H3；
上述反应△H3与△H1、△H2之间的关系为 ．
（2）将CH4转化成CO，工业上常采用催化转化技术，其反应原理为：
2CH4（g）+3O2（g）?4CO（g）+4H2O（g）△H=-1038kJ/mol．工业上要选择合适的催化剂，分别对X、Y、Z三种催化剂进行如下实验（其他条件相同）：
①X在750℃时催化效率最高，能使正反应速率加快约3×105倍；
②Y在600℃时催化效率最高，能使正反应速率加快约3×105倍；
③Z在440℃时催化效率最高，能使逆反应速率加快约1×106倍；
根据上述信息，你认为在生产中应该选择的适宜催化剂是 （填“X”或“Y”或“Z”），选择的理由是 ；
（3）请在答题卡中，画出（2）中反应在有催化剂与无催化剂两种情况下反应过程中体系能量变化示意图，并进行必要标注．
（4）合成气合成甲醇的主要反应是：
2H2（g）+CO（g）?CH3OH（g）△H=-90.8kJ?mol-1，T℃下此反应的平衡常数为160．
此温度下，在密闭容器中开始只加入CO、H2，反应10min后测得各组分的浓度如下：
①该时间段内反应速率υ（H2）= ．
②比较此时正、逆反应速率的大小：υ（正） υ（逆）（填“＞”、“＜”或“=”）
（5）生产过程中，合成气要进行循环，其目的是 ．
（1）生产水煤气过程中有以下反应：①C（s）+CO2（g）?2CO（g）△H1；
②CO（g）+H2O（g）?H2（g）+CO2（g）△H2；③C（s）+H2O（g）?CO（g）+H2（g）△H3；
上述反应△H3与△H1、△H2之间的关系为
（2）将CH4转化成CO，工业上常采用催化转化技术，其反应原理为：
2CH4（g）+3O2（g）?4CO（g）+4H2O（g）△H=-1038kJ/mol．工业上要选择合适的催化剂，分别对X、Y、Z三种催化剂进行如下实验（其他条件相同）：
①X在750℃时催化效率最高，能使正反应速率加快约3×105倍；
②Y在600℃时催化效率最高，能使正反应速率加快约3×105倍；
③Z在440℃时催化效率最高，能使逆反应速率加快约1×106倍；
根据上述信息，你认为在生产中应该选择的适宜催化剂是
（3）请在答题卡中，画出（2）中反应在有催化剂与无催化剂两种情况下反应过程中体系能量变化示意图，并进行必要标注．
（4）合成气合成甲醇的主要反应是：
2H2（g）+CO（g）?CH3OH（g）△H=-90.8kJ?mol-1，T℃下此反应的平衡常数为160．
此温度下，在密闭容器中开始只加入CO、H2，反应10min后测得各组分的浓度如下：
| 物质 | H2 | CO | CH3OH |
| 浓度/（mol?L-1） | 0.20 | 0.10 | 0.40 |
②比较此时正、逆反应速率的大小：υ（正）
（5）生产过程中，合成气要进行循环，其目的是
考点：用盖斯定律进行有关反应热的计算,化学平衡的影响因素,化学平衡的调控作用
专题：化学平衡专题
分析：（1）根据盖斯定律计算反应热；
（2）该反应正反应为放热反应，应选择催化活性高、速度快、反应温度较低；
（3）使用催化剂能降低活化能，不影响反应热；
（4）①根据甲醇的浓度计算氢气的浓度变化量，再根据v=
计算v（H2）；
②计算此时的浓度商Qc，与平衡常数比较，判断反应进行的方向，据此解答；
③从反应转化率角度考虑．
（2）该反应正反应为放热反应，应选择催化活性高、速度快、反应温度较低；
（3）使用催化剂能降低活化能，不影响反应热；
（4）①根据甲醇的浓度计算氢气的浓度变化量，再根据v=
| △c |
| △t |
②计算此时的浓度商Qc，与平衡常数比较，判断反应进行的方向，据此解答；
③从反应转化率角度考虑．
解答：
（1）根据盖斯定律，反应（1）+（2）得反应（3），相应反应热也相加得：△H3=△H1+△H2；
故答案为：△H3=△H1+△H2；
（2）该反应正反应为放热反应，应选择催化活性高、速度快、反应温度较低，故选择Z；
故答案为：Z；催化活性高、速度快、反应温度较低；
（3）使用催化剂降低活化能，不影响反应热，在有催化剂情况下反应过程中体系能量变化曲线如图：
；
故答案为：；
（4）①由表中数据可知，l0min内甲醇的浓度变化量为0.4mol/L，故氢气的浓度变化量为0.4mol/L×2=0.8mol/L，
故v（H2）=
=0.08 mol?L-1?min-1；
故答案为：0.08 mol?L-1?min-1；
②由表中数据可知，10min时氢气的浓度为0.2mol/L、CO的浓度为0.1mol/L、甲醇的浓度为0.4mol/L，
则此时的浓度商Qc=
=100，小于平衡常数160，故反应向正反应方向进行，故V正＞V逆；
故答案为：＞；
③该反应为可逆反应，氢气和一氧化碳都不能完全反应，为提高原料利用率，把甲醇分离出后，把原料气再循环利用；
故答案为：提高原料利用率．
故答案为：△H3=△H1+△H2；
（2）该反应正反应为放热反应，应选择催化活性高、速度快、反应温度较低，故选择Z；
故答案为：Z；催化活性高、速度快、反应温度较低；
（3）使用催化剂降低活化能，不影响反应热，在有催化剂情况下反应过程中体系能量变化曲线如图：
；故答案为：
；（4）①由表中数据可知，l0min内甲醇的浓度变化量为0.4mol/L，故氢气的浓度变化量为0.4mol/L×2=0.8mol/L，
故v（H2）=
| 0.8mol/L |
| 10min |
故答案为：0.08 mol?L-1?min-1；
②由表中数据可知，10min时氢气的浓度为0.2mol/L、CO的浓度为0.1mol/L、甲醇的浓度为0.4mol/L，
则此时的浓度商Qc=
| 0.4 |
| 0.22×0.1 |
故答案为：＞；
③该反应为可逆反应，氢气和一氧化碳都不能完全反应，为提高原料利用率，把甲醇分离出后，把原料气再循环利用；
故答案为：提高原料利用率．
点评：本题考查化学平衡常数、化学平衡影响因素、反应速率计算、反应中能量变化等，难度中等，注意掌握平衡常数的应用．
练习册系列答案
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