Question

【題目】甲醇是重要的化工原料,利用煤化工中生產的CO和H2可制取甲醇，發生的反應為CO(g)+2H2(g) CH3OH(g) △H=-99kJ/mol。

（1）關于該反應的下列說法,錯誤的是___________。

A.消耗CO和消耗CH3OH的速率相等時，說明該反應達到平衡狀態

B.升高溫度,正反應速率減小，逆反應速率增大

C.使用催化劑，可以提高CO的轉化率

D.增大壓強，該反應的化學平衡常數不變

（2）在某溫度時，將1.0mol CO 與2.0 mol H2充入2 L的空鋼瓶中,發生上述反應,在第5 min時達到化學平衡狀態，此時甲醇的物質的量分數為10%。甲醇濃度的變化狀況如圖所示:

①從反應開始到5 min 時，生成甲醇的平均速率為________。

②5 min 時達到平衡，H2的平衡轉化率α=_____%.化學平衡常數K= _______。

③1min 時的v正(CH3OH)______ 4min 時v逆(CH3OH ) （填“大于“小于“或“等于”）。

④若將鋼瓶換成同容積的絕熱鋼瓶，重復上述實驗，平衡時甲醇的物質的量分數_____0.1(填“>”“<”或“=”)

Answer 1

【答案】 B、C 0.025mol/(L·min) 25 0.59 大于 <

【解析】（1）消耗CO和消耗CH3OH的速率相等時，說明反應的正逆反應速率相等，所以反應一定達平衡，選項A正確。升高溫度一定是正逆反應速率都加快，所以選項B錯誤。催化劑不改變平衡態，也就一定不改變轉化率，選項C錯誤。化學反應平衡常數只與溫度有關，所以增大壓強，平衡常數不變，選項D正確。

（2）根據題目數據計算如下：

CO(g) + 2H2(g) CH3OH(g)

起始： 0.5 1 0

反應： X 2X X

平衡： 0.5-X 1-2X X （以上單位為mol/L）

甲醇的物質的量分數為10%，所以 ，X=0.125mol/L。

①甲醇的速率為0.125÷5=0.025 mol/(L·min)。

②由上述計算，反應的氫氣為2×0.125=0.25，轉化率為0.25÷1=25%。達平衡時CO、H2和CH3OH的物質的量濃度分別為：0.375mol/L、0.75mol/L和0.125mol/L，所以平衡常數K＝0.125/0.375×0.752＝0.59。

③反應達平衡的速率圖像如下圖：

所以，在達平衡前任意點的正反應速率大于任意點的逆反應速率，即1min時的v正(CH3OH)＞4min時v逆(CH3OH)。

④若將鋼瓶換成同容積的絕熱鋼瓶，重復上述實驗，則反應放出的熱量不能散發，會使體系溫度上升，正反應放熱，溫度升高，平衡逆向移動，甲醇體積分數將減小，所以小于0.1。