Question

在763K、3.04´10⁴kPa時，用CO和H₂作為原料合成CH₃OH，存在下列平衡：CO(g)+2H₂(g)ƒCH₃OH(g)當原料中H₂和CO的比例不同時，對CO的轉化率及平衡混合物中甲醇的體積分數都有影響。

（1）設H₂和CO的起始物質的量之比為m，平衡時CO的轉化率為a，平衡混合物中甲醇的體積分數為y，試推斷m、a、y三者的相互關系，并以y=f(a、m)的函數表達式表示出來。

（2）將下表已知數據代入你導出的表達式中進行計算，把計算結果填入表中有關空格欄中：

m　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 a　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　  y

1　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　  0.25　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　

2　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　  0.45　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　

3　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 19.35%

（3）根據上表數據，判斷用CO和H₂合成甲醇時，H₂和CO的最佳體積比是多少?并簡述選出依據。

 

Answer 1

答案：
解析：

解：設起始時n(CO)為1mol，n(H2)為mmol，則n(H2)∶n(CO)=m （1）    CO  +  2H2 ƒCH3OH 起始時：    1    m    0 變化的：    a    2a    a 平衡時：    1-a    m-2a    a ∴ y= （2）代入上式將計算結果列出： m                                             a                                              y 1                                              0.25                                         16.67% 2                                              0.45                                         21.43% 3                                              0.56                                         19.35% （3）分析上表中數據不難看出當m=2時，CO的轉化率較大，而這時平衡混合氣中CH3OH的體積分數最高。 故最佳比為  V(H2)∶V(CO)=2∶1。