Question

（12分）能源短缺是人類社會面臨的重大問題。甲醇是一種可再生能源，具有廣泛的開發和應用前景。工業上合成甲醇的反應為：CO(g)＋2H₂(g)CH₃OH(g)；ΔH

（1）已知，該反應在300℃，5MPa條件下能自發進行，則ΔH    0，△S   0 （填“＜，＞或＝”）。

（2）在300℃，5MPa條件下，將0.20mol的 CO與0.58mol H₂的混合氣體充入2L密閉容器發生反應，反應過程中甲醇的物質的量濃度隨時間的變化如圖所示。

①在0～2min內，以H₂表示的平均反應速率為       mol·L^-1·s^-1。

②列式計算300℃時該反應的平衡常數K =                                  。

③300℃時，將0.50mol CO、1.00mol H₂和1.00 molCH₃OH充入容積為2L的密閉容器中，此時反應將        。

A．向正方向移動   B．向逆方向移動   C．處于平衡狀態  D．無法判斷

④下列措施可增加甲醇產率的是         

A．壓縮容器體積                B．將CH₃OH(g)從體系中分離

C．充入He，使體系總壓強增大   D．再充入0.20mol CO和0.58mol H₂

（3）若其它條件不變，使反應在500℃下進行，在圖中作出甲醇的物質的量濃度隨時間的變化的示意圖。

【解析】（1）根據反應的特點可知△S小于0，因為反應在300℃，5MPa條件下能自發進行，所以根據△G＝△H－T·△S可知反應是放熱反應。

（2）①反應速率通常用單位時間內濃度的變化量來表示，根據圖像可知反應進行到2min時甲醇

的濃度不再發生變化，平衡時甲醇的物質的量是0.04mol，則消耗氫氣是0.08mol，所以在0～2min

內，以H₂表示的平均反應速率為。

②平衡時氫氣的濃度是，CO的平衡濃度是

,所以該溫度下的平衡常數為。

③300℃時，將0.50mol CO、1.00mol H₂和1.00 molCH₃OH充入容積為2L的密閉容器中，此時它們的濃度分別為0.25mol/L、0.50mol/L、、0.50mol/L，因為＞4，所以反應向逆反應方向移動。

④壓縮體積，壓強增大，平衡向正反應方向移動。選項B是降低生成物濃度，平衡也向正反應方

向移動。充入He，使體系總壓強增大，但物質但濃度沒有變化，所以平衡不移動。再充入0.20mol

CO和0.58mol H₂，相當于增大體系的壓強，平衡向正反應方向移動，所以答案是ABD。

（3）因為反應是放熱反應，所以升高溫度平衡向逆反應方向移動，但反應速率會加快，所以圖

像為

 

Answer 1

1）＜，＜  （各1分）

（2）①0.02（2分）； ②（3分）

③B （1分）；  ④ABD；（2分）

（3）（2分）