题目内容
甲醇（CH3OH）是一种重要的化工原料，合成甲醇的主要反应为CO（g）+2H2（g）??CH3OH（g），反应过程中的能量变化如图1所示．
（1）CO（g）+2H2（g）?CH3OH（g）△H 0（填“＜”、“=”或“＞”）．
（2）在一定条件下，上述反应在一密闭容器中达到平衡．该反应平衡常数的表达式为 ；结合该表达式分析，在保证H2浓度不变的情况下，增大容器的压强，平衡 （填字母）．
A．向正反应方向移动
B．向逆反应方向移动
C．不移动
（3）如图2表示该反应在某一时间段中反应速率与时间的关系（t2、t4、t5时刻改变的条件都只有一个，且各不相同）．各阶段对应的平衡常数如表所示：
请判断各平衡常数之间的大小关系为 （用“＞”、“＜”或“=”连接）．
（4）原料气的加工过程中常常混有一定量CO2，为了研究不同温度下CO2对该反应的影响，以CO2、CO和H2的混合气体为原料在一定条件下进行实验，结果表明，原料气各组分含量不同时，反应生成甲醇和副产物甲烷的碳转化率都是不相同的．实验数据见下表：
由上表数据可得出多个结论．
结论一：在一定条件下，反应温度越高，生成甲醇的碳转化率 ．
结论二： ．
（1）CO（g）+2H2（g）?CH3OH（g）△H
（2）在一定条件下，上述反应在一密闭容器中达到平衡．该反应平衡常数的表达式为
A．向正反应方向移动
B．向逆反应方向移动
C．不移动
（3）如图2表示该反应在某一时间段中反应速率与时间的关系（t2、t4、t5时刻改变的条件都只有一个，且各不相同）．各阶段对应的平衡常数如表所示：
| t1～t2 | t3～t4 | t4～t5 | t6～t7 |
| K1 | K2 | K3 | K4 |
（4）原料气的加工过程中常常混有一定量CO2，为了研究不同温度下CO2对该反应的影响，以CO2、CO和H2的混合气体为原料在一定条件下进行实验，结果表明，原料气各组分含量不同时，反应生成甲醇和副产物甲烷的碳转化率都是不相同的．实验数据见下表：
| CO2%∽CO%～H2 （体积分数） |
0-30-70 | 2-28-70 | 4-26-70 | 8-22-70 | 20-10-70 | |||||||||||
| 反应温度/℃ | 225 | 235 | 250 | 225 | 235 | 250 | 225 | 235 | 250 | 225 | 235 | 250 | 225 | 235 | 250 | |
| 碳转化率（%） | CHOH | 4.9 | 8.8 | 11.0 | 36.5 | 50.7 | 68.3 | 19.0 | 33.1 | 56.5 | 17.7 | 33.4 | 54.4 | 8.0 | 12.0 | 22.6 |
| CH | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 2.8 | 2.8 | 2.8 | |
结论一：在一定条件下，反应温度越高，生成甲醇的碳转化率
结论二：
考点：化学平衡的影响因素,反应热和焓变,化学平衡常数的含义,化学反应速率与化学平衡图象的综合应用
专题：化学反应中的能量变化,化学平衡专题
分析：（1）由题图可知，生成物的能量低于反应物，所以反应为放热反应．
（2）在一密闭容器中，在保证H2浓度不变的情况下，增大容器的压强，因为H2浓度不变，根据表达式知体系内其他组分浓度也不变，正逆反应速率也不会变化，故平衡不移动．
（3）分析图象：t2时刻改变条件后，v正、v逆都增大，且v逆＞v正，平衡逆向移动（向吸热方向移动），综合影响化学反应速率和化学平衡的主要因素可知：t2时刻所改变的条件是升高温度，由平衡常数的表达式可知，平衡逆向移动，平衡常数变小，故K1＞K2；t4时刻改变条件，正逆反应速率都增大，但平衡不移动，故t4时刻所改变的条件是使用催化剂，平衡常数不变，K3=K2；t5时刻改变条件，正逆反应速率都减小，且v逆＞v正，平衡逆向移动了，分析知：改变的条件是降低压强，因平衡常数是温度的函数，温度不变，平衡常数不变化，故K3=K4，综合知：K1＞K2=K3=K4．
（4）由表格分析得出结论：在一定条件下，反应温度越高，生成甲醇的碳转化率越高；原料气含少量CO2有利于提高生成甲醇的碳转化率，CO2含量过高生成甲醇的碳转化率又降低．
（2）在一密闭容器中，在保证H2浓度不变的情况下，增大容器的压强，因为H2浓度不变，根据表达式知体系内其他组分浓度也不变，正逆反应速率也不会变化，故平衡不移动．
（3）分析图象：t2时刻改变条件后，v正、v逆都增大，且v逆＞v正，平衡逆向移动（向吸热方向移动），综合影响化学反应速率和化学平衡的主要因素可知：t2时刻所改变的条件是升高温度，由平衡常数的表达式可知，平衡逆向移动，平衡常数变小，故K1＞K2；t4时刻改变条件，正逆反应速率都增大，但平衡不移动，故t4时刻所改变的条件是使用催化剂，平衡常数不变，K3=K2；t5时刻改变条件，正逆反应速率都减小，且v逆＞v正，平衡逆向移动了，分析知：改变的条件是降低压强，因平衡常数是温度的函数，温度不变，平衡常数不变化，故K3=K4，综合知：K1＞K2=K3=K4．
（4）由表格分析得出结论：在一定条件下，反应温度越高，生成甲醇的碳转化率越高；原料气含少量CO2有利于提高生成甲醇的碳转化率，CO2含量过高生成甲醇的碳转化率又降低．
解答：
解：（1）由题图可知，生成物的能量低于反应物，所以反应为放热反应，即△H＜0，
故答案为：＜；
（2）该反应的平衡常数表达式为K=
；在保证H2浓度不变的情况下，增大容器的压强，K不变，则体系内其他组分浓度也不变，因此化学平衡不移动，
故答案为：K=
；C；
（3）分析图象：t2时刻改变条件后，v正、v逆都增大，且v逆＞v正，平衡逆向移动（向吸热方向移动），综合影响化学反应速率和化学平衡的主要因素可知：t2时刻所改变的条件是升高温度，由平衡常数的表达式可知，平衡逆向移动，平衡常数变小，故K1＞K2；t4时刻改变条件，正逆反应速率都增大，但平衡不移动，故t4时刻所改变的条件是使用催化剂，平衡常数不变，K3=K2；t5时刻改变条件，正逆反应速率都减小，且v逆＞v正，平衡逆向移动了，分析知：改变的条件是降低压强，因平衡常数是温度的函数，温度不变，平衡常数不变化，故K3=K4，综合知：K1＞K2=K3=K4，
故答案为：K1＞K2=K3=K4；
（4）由表格中原料气各组分含量不同时反应生成甲醇的碳转化率的数据可知：反应温度越高，生成甲醇的碳转化率越高；二氧化碳的体积分数为2%时生成甲醇的碳转化率最高，二氧化碳的体积分数为20%生成甲醇的碳转化率较低，不含二氧化碳时生成甲醇的碳转化率最低，因此原料气含少量CO2有利于提高生成甲醇的碳转化率，CO2含量过高生成甲醇的碳转化率又降低，
故答案为：越高；原料气含少量CO2有利于提高生成甲醇的碳转化率，CO2含量过高生成甲醇的碳转化率又降低．
故答案为：＜；
（2）该反应的平衡常数表达式为K=
| c(CH3OH) |
| c(CO)?c2(H2) |
故答案为：K=
| c(CH3OH) |
| c(CO)?c2(H2) |
（3）分析图象：t2时刻改变条件后，v正、v逆都增大，且v逆＞v正，平衡逆向移动（向吸热方向移动），综合影响化学反应速率和化学平衡的主要因素可知：t2时刻所改变的条件是升高温度，由平衡常数的表达式可知，平衡逆向移动，平衡常数变小，故K1＞K2；t4时刻改变条件，正逆反应速率都增大，但平衡不移动，故t4时刻所改变的条件是使用催化剂，平衡常数不变，K3=K2；t5时刻改变条件，正逆反应速率都减小，且v逆＞v正，平衡逆向移动了，分析知：改变的条件是降低压强，因平衡常数是温度的函数，温度不变，平衡常数不变化，故K3=K4，综合知：K1＞K2=K3=K4，
故答案为：K1＞K2=K3=K4；
（4）由表格中原料气各组分含量不同时反应生成甲醇的碳转化率的数据可知：反应温度越高，生成甲醇的碳转化率越高；二氧化碳的体积分数为2%时生成甲醇的碳转化率最高，二氧化碳的体积分数为20%生成甲醇的碳转化率较低，不含二氧化碳时生成甲醇的碳转化率最低，因此原料气含少量CO2有利于提高生成甲醇的碳转化率，CO2含量过高生成甲醇的碳转化率又降低，
故答案为：越高；原料气含少量CO2有利于提高生成甲醇的碳转化率，CO2含量过高生成甲醇的碳转化率又降低．
点评：本题考查了化学平衡常数表达式的书写及大小比较和化学平衡的影响因素等知识，对图片、表格中数据的收集、分析、处理能力要求颇高，难度较大，也是解题的关键所在．
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