Question

18．甲醇被称为2l世纪的新型燃料，工业上通过下列反应①②，用CH₄和H₂O为原料来制备甲醇．
①CH₄（g）+H₂O（g）?CO（g）+3H₂（g）△H₁   
②CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）△H₂
将0.20mol CH₄（g）和0.30mol 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）温度不变，缩小体积，增大压强，①的反应速率增大（填“增大”、“减小”或“不变”），
平衡向逆反应（填“正反应”或“逆反应”）方向移动．
（2）温度升高，反应①的△H₁＞0（填“＜”、“=”或“＞”），其平衡常数表达式为K=$\frac{c（CO）•{c}^{3}（{H}_{2}）}{c（C{H}_{4}）•c（{H}_{2}O）}$，100℃时平衡常数的数值是1.35×10^-3．

Answer 1

分析 （1）温度不变，缩小体积增大压强，反应速率增大，平衡向气体体积减小的方向移动；
（2）采取控制变量法分析，由图可知压强相同时，到达平衡时，温度越高CH₄的转化率越大，升高温度平衡向正反应移动；
化学平衡常数等于生成物浓度的化学计量数次幂的乘积除以各反应物浓度的化学计量数次幂的乘积所得的比值；
利用三段法计算出100℃时各物质的平衡浓度，带入平衡常数表达式计算．

解答 解：（1）温度不变，缩小体积增大压强，反应速率增大，平衡向气体体积减小的方向移动，即反应①向逆反应方向移动，
故答案为：增大；逆反应；
（2）采取控制变量法分析，由图可知压强相同时，到达平衡时，温度越高CH₄的转化率越大，升高温度平衡向正反应移动，故正反应为吸热反应，即△H＞0；
CH₄（g）+H₂O（g）?CO（g）+3H₂（g）的K=$\frac{c（CO）•{c}^{3}（{H}_{2}）}{c（C{H}_{4}）•c（{H}_{2}O）}$；
              CH₄（g）+H₂O（g）?CO（g）+3H₂（g）
起始（mol）：0.20    0.30       0        0
转化（mol）：0.10    0.10      0.10     0.30
平衡（mol）：0.10    0.20      0.10     0.30
平衡（mol/L）：0.01   0.02      0.01     0.03
100℃时，K=$\frac{c（CO）•{c}^{3}（{H}_{2}）}{c（C{H}_{4}）•c（{H}_{2}O）}$=$\frac{0.01×0.0{3}^{3}}{0.01×0.02}$=1.35×10^-3，
故答案为：＞；$\frac{c（CO）•{c}^{3}（{H}_{2}）}{c（C{H}_{4}）•c（{H}_{2}O）}$；1.35×10^-3．

点评 本题考查化学平衡图象、反应速率计算、化学平衡常数的有关计算、化学平衡的影响因素等，为高频考点，难度中等，平时学习中要加强计算能力的培养．