Question

能源短缺是人類社會(huì)面臨的重大問題．甲醇是一種可再生能源，具有廣泛的開發(fā)和
應(yīng)用前景．工業(yè)上合成甲醇的反應(yīng)為：CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）；△H
（1）已知，該反應(yīng)在300℃，5MPa條件下能自發(fā)進(jìn)行，則△H______0，△S______0（填“＜，＞或=”）．
（2）在300℃，5MPa條件下，將0.20mol的CO與0.58molH₂的混合氣體充入2L密閉容器發(fā)生反應(yīng)，反應(yīng)過程中甲醇的物質(zhì)的量濃度隨時(shí)間的變化如圖所示．
①在0～2min內(nèi)，以H₂表示的平均反應(yīng)速率為______mol?L^-1?s^-1，CO的轉(zhuǎn)化率為______．
②列式計(jì)算300℃時(shí)該反應(yīng)的平衡常數(shù)K=______．
③300℃時(shí)，將0.50molCO、1.00molH₂和1.00molCH₃OH充入容積為2L的密閉容器中，此時(shí)反應(yīng)將______．
A．向正方向移動(dòng)B．向逆方向移動(dòng)C．處于平衡狀態(tài)D．無法判斷
④下列措施可增加甲醇產(chǎn)率的是______．
A．壓縮容器體積B．將CH₃OH（g）從體系中分離
C．充入He，使體系總壓強(qiáng)增大 D．再充入0.20molCO和0.58molH₂
（3）若其它條件不變，使反應(yīng)在500℃下進(jìn)行，在圖中作出甲醇的物質(zhì)的量濃度隨時(shí)間的變化的示意圖．

Answer 1

（1）該反應(yīng)的反應(yīng)物有3mol氣體，生成物有1mol氣體，所以△S＜0，反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行△H-T△S＜0，故△H必須小于0，故答案為：＜；＜；
（2）①2min時(shí)，甲醇濃度變化0.02mol/L，則氫氣濃度變化為0.04mol/L，v（H₂）=

△c(H2)

△t

=

0.04mol/L

2min

=0.02mol/（L?min）^-1
從圖象分析，生成甲醇0.04mol，則反應(yīng)的CO為0.04mol，α（CO）=

0.04mol

0.20mol

×100%=20%，
故答案為：0.02；20%；
②CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）
加入的（mol/L） 0.10 0.29 0
反應(yīng)的（mol/L） 0.02 0.04 0.02
平衡后（mol/L） 0.08 0.25 0.02
K=

c(CHOH)

c(CO)?c2(H2)

=

0.02mol/L

0.08mol/L×0.25mol/L2

=4（mol/L）^-2
故答案為：K=

c(CHOH)

c(CO)?c2(H2)

=

0.02mol/L

0.08mol/L×0.25mol/L2

=4（mol/L）^-2；
③Qc=K=

c(CHOH)

c(CO)?c2(H2)

=

0.50

0.25×0.502

=8＞K=4，所以平衡逆向移動(dòng)，選B，
故答案為：K=

c(CHOH)

c(CO)?c2(H2)

=

0.02mol/L

0.08mol/L×0.25mol/L2

=4（mol/L）^-2； B；
④A、對于反應(yīng)CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g），反應(yīng)物氣體體積大于生成物，壓縮容器體積 時(shí)，壓強(qiáng)增大，平衡正向移動(dòng)，可增加甲醇產(chǎn)率，A正確；
B、分離出甲醇，平衡正向移動(dòng)可增加甲醇產(chǎn)率，故B正確；
C、充入He，不影響各氣體的分壓，平衡不移動(dòng)，不能增加甲醇產(chǎn)率，故C錯(cuò)誤；
D、體積不變，再充入反應(yīng)物氣體，平衡正向移動(dòng)，可增加甲醇產(chǎn)率，故D正確．
故選：A B D；
（3）溫度升高，反應(yīng)速率加快，達(dá)到平衡時(shí)間短．正反應(yīng)放熱，升溫時(shí)平衡逆向移動(dòng)，平衡時(shí)甲醇濃度比300℃低，可得下圖：
故答案為：．