Question

【題目】甲醛(HCHO)在化工、醫藥、農藥等方面有廣泛的應用。利用甲醛一定條件下直接脫氫可制甲醛，反應方程式：CH3OH(g)HCHO(g)+H2(g) △H1

實驗測得隨溫度升高，平衡常數如下表所示。

溫度(K)	500	700	T1	T2	T3
平衡常數	7.13×10-4	3.30×10-1	2.00	9.00	10.00

（1）甲醛分子中所有原了都達到穩定結構，甲醛的電子式為_____________。

（2） 若在恒溫恒壓容器中進行上述反應，可判斷反應到達平衡狀態的是_______________。

A.混合氣體的密度不變

B.CH3OH、HCHO的物質的量濃度之比為1：1

C.H2的體積分數不再改變

D.單位時間內甲醛的生成量與氫氣的消耗量相等

（3）T1時，CH3OH、HCHO、H2 起始濃度(mol·L-1)分別為1.0、0.50 、1.0，反應達到平衡時，HCHO 的體積分數___________20% (填“>”、“ =”、“ <”)。

（4）工業上采用膜分離器(對氫氣具有很高的選擇性和透過率)催化脫氫，裝置如下圖。為探究轉化率變化，分別在普通反應器和膜反應器中，改變原料氣壓強，控制相同溫度，經過相同反應時間，測定甲醇轉化率，實驗結果如下圖。

①A點：v正______v逆(填“>”、“ =”、“ <”)，理由是____________；

②B點比A點轉化率高的原因是_______________。

（5）體系中加入一定量氧氣有利于甲醛的生成。反應體系中存在下列反應：

CH3OH(g)+1/2O2(g)HCHO(g)+H2O(g) △H2

H2(g)+12O2(g)H2O(g) △H3

則△H2、△H3的大小關系是△H2________△H3(填“>”、“ =”、“ <”)。

Answer 1

【答案】 ACD > > 該反應為氣體分子數增加的反應，若平衡后增大壓強甲醇轉化率應下降，故A點未達到平衡 采用膜反應器可及時分離出產物中的氫氣，有利于反應正向進行，提高甲醇的轉化率 >

【解析】本題主要考查影響化學平衡的外界條件及平衡狀態的判斷 。

（1）甲醛分子中所有原了都達到穩定結構，甲醛的電子式為。

（2）A.氣體質量守恒，氣體體積隨著反應進行而改變，氣體密度也隨之改變，當混合氣體的密度不變時，可判斷反應到達平衡狀態；B.CH3OH、HCHO的物質的量濃度之比與平衡狀態之間沒有關系；C.H2的體積分數隨著反應進行而改變，當H2的體積分數不再改變時，可判斷反應到達平衡狀態；D.單位時間內甲醛的生成量與氫氣的消耗量相等，正反應速率等于逆反應速率，可判斷反應到達平衡狀態。故選ACD。

（3）T1時，CH3OH、HCHO、H2起始濃度(mol·L-1)分別為1.0、0.50、1.0，此時，HCHO的體積分數=20%，濃度商Q=0.50×1.0/1.0=0.50<平衡常數K=2.00，所以反應達到平衡時，HCHO的體積分數>20%。

（4）①A點：v正>v逆，理由是；該反應為氣體分子數增加的反應，若平衡后增大壓強甲醇轉化率應下降，故A點未達到平衡。

②B點比A點轉化率高的原因是采用膜反應器可及時分離出產物中的氫氣，有利于反應正向進行，提高甲醇的轉化率。

（5）反應CH3OH(g)HCHO(g)+H2(g)的平衡常數隨著溫度升高而增大，所以 △H1>0。

△H2+△H3=△H1>0，△H3<0，則△H2>△H3。