Question

水煤气法制甲醇工艺流程框图如图：

（1）制水煤气的化学反应为：C（s）+H₂O（g）CO（g）+H₂（g），△H＞0
①此反应的化学平衡常数表达式为

 

；
②下列能增大碳的转化率的措施是

 

；
A．加入C（s）     B．加入H₂O（g）     C．升高温度     D．增大压强
（2）合成气经压缩升温后进入甲醇合成塔，在催化剂作用下，进行甲醇合成，主要反应如下：2H₂（g）+CO（g） CH₃OH（g）；△H=-90.8kJ?mol^-1，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^-1?（Lmin）^-1．
（3）生产过程中，合成气要进行循环，其目的是

 

．

Answer 1

考点：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）①根据平衡常数等于生成物浓度的幂次方之积比上反应物浓度的幂次方之积；
②根据平衡向正反应方向移动，增大碳的转化率；
（2）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根据氢气的浓度计算甲醇的浓度变化量，再根据v=

△c

△t

计算v（H₂）；
③合成气进行循环，可以提高原料利用率．

解答： 解：（1）①此反应的化学平衡常数表达式为，K=

c(CO)c(H2)

c(H2O)

；故答案为：

c(CO)c(H2)

c(H2O)

；
②平衡向正反应方向移动，增大碳的转化率，所以A、加入C（s）平衡不移动，B、加入H₂O（g），C、升高温度，平衡向正反应方向移动，碳的转化率增大，D、增大压强，平衡向逆反应方向移动；故选：BC； 
（2）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

0.2 2×0.1

=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由表中数据可知，c（H₂）=0.4mol?L^-1，l0min内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；
③生产过程中，合成气要进行循环，这样可以提高原料利用率，故答案为：提高原料利用率（或提高产量、产率亦可）．

点评：本题考查化学平衡常数、化学平衡影响因素、反应速率计算等，难度中等，注意理解掌握平衡常数的用途．