Question

能源短缺是人类社会面临的重大问题．甲醇是一种可再生能源，具有广泛的开发和应用前景．
（1）工业上一般采用下列两种反应合成甲醇：
反应Ⅰ：CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）△H₁
反应Ⅱ：CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃OH（g）+H₂O（g）△H₂
①上述反应符合“原子经济”原则的是

 

（填“Ⅰ”或“Ⅱ”）；
②下表所列数据是反应Ⅰ在不同温度下的化学平衡常数（K）．

温度	250℃	300℃	350℃
K	2.041	0.270	0.012

由表中数据判断△H₁

 

0（填“＞”“=”或“＜”）；
③某温度下，将2molCO和6molH₂充入2L的密闭容器中，充分反应达到平衡后，测得c（CO）=0.2mol?L^-1，则CO的转化率为

 

．
（2）合成气经压缩升温后进入10m³甲醇合成塔，在催化剂作用下，通过反应Ⅰ进行甲醇合成，T₄℃下此反应的平衡常数为160．此温度下，在密闭容器中加入CO、H₂，反应到某时刻测得各组分的浓度如下：

物质	H2	CO	CH3OH
浓度/（mol?L-1）	0.2	0.1	0.4

①比较此时正、逆反应速率的大小：v_正

 

v_逆 （填“＞”、“＜”或“=”）．
②若加入CO、H₂后，在T₅℃反应10min达到平衡，c（H₂）=0.4mol?L^-1，则该时间内反应速率v（CH₃OH）=

 

mol?（L?min）^-1．

Answer 1

考点：反应热和焓变,反应速率的定量表示方法,化学平衡建立的过程

专题：基本概念与基本理论

分析：（Ⅰ）①“原子经济”是指在化学品合成过程中，所用的所有原材料尽可能多的转化到最终产物中；
②依据平衡常数随温度变化分析温度对平衡移动的影响，据此判断；
③利用三段式计算各自组分物质的量变化量、平衡时的物质的量，依据转化率概念计算CO的转化率；根据浓度计算出平衡常数，再判断温度；
（Ⅱ）①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；
②依据图表数据计算起始量，结合三段式列式计算，根据甲氢气的浓度变化计算甲醇的浓度变化量，再根据v=

△c

△t

计算v（CH₃OH）；

解答： 解：（Ⅰ）①“原子经济”是指在化学品合成过程中，所用的所有原材料尽可能多的转化到最终产物中，分析反应可知，反应Ⅰ符合“原子经济”，
故答案为：Ⅰ；
②由表数据可知，温度升高，平衡常数减小，说明平衡逆向进行，逆向是吸热反应，正向放热反应，即△H₁＜0，
故答案为：＜；
③按反应Ⅰ充分反应达到平衡后，测得c（CO）=0.2mol/L，物质的量为0.4mol；
             CO （g）+2H₂ （g）?CH₃OH （g）
起始量（mol） 2        6          0
变化量（mol） 1.6    3.2         1.6
平衡量（mol） 0.4    2.8         1.6
CO的转化率=

1.6mol

2mol

×100%=80%，
此故答案为：80%；
（Ⅱ）①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

=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：＞；
②依据图表计算起始量；
               2H₂（g）+CO（g）?CH₃OH（g）
起始量（mol/L）  1       0.5       0
变化量（mol/L）  0.8     0.4      0.4
T4时（mol/L）   0.2     0.1       0.4
若加入CO、H₂后，在T₅℃反应10min达到平衡，c（H₂）=0.4mol?L^-1，由表中数据可知，l0min内氢气的浓度变化量为0.6mol/L，故甲醇的浓度变化量为0.3mol/L，故v（CH₃OH）=

0.3mol/L

10min

=0.03mol/（L?min），
故答案为：0.03；

点评：本题考查了化学平衡的有关计算、化学平衡常数及应用等，难度不大，注意掌握平衡常数应用．