Question

【題目】氫氣和二氧化碳在一定條件下可合成甲醇：CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)。

I、在恒溫條件下，分別將2 molCO2和6 mol H2充入一個固定容積為1L的密閉容器中，隨著反應的進行，氣體混合物中n(H2)、n(CH3OH)與反應時間t的關系如下表;

t/min	0	5	10	15	20	25	30
n（H2）/mol	6.00	4.50	3.60	3.30	3.03	3.00	3.00
n（CH3OH）/mol	0	0.50	0.80	0.90	0.99	1.00	1.00

(1)前10min中利用CO2表示的反應速率為____________。

(2)該溫度下，此反應的平衡常數K=__________。

(3)該溫度下，若向同容積的另一容器中投入的：CO2、H2、CH3OH、H2O的濃度分別為2 mol·L-1、2 mol·L-1、1 mol·L-1、1 mol·L-1，則此時v正_______v逆(填“＞”、“＜”或“=”)。

Ⅱ、在密閉容器中充入1molCO2和3 mol H2，測得混合氣體中甲醇的體積分數與溫度的關系如圖A所示：

試回答下列問題：

(1)該反應是______(填“放熱”或“吸熱”)反應。

(2)氫氣在Q點的轉化率_________(填“大于”、“小于”或“等于”，下同)氫氣在W點的轉化率；

(3)解釋0—T0內，甲醇的體積分數變化趨勢：_______________。

(4)圖B表示氫氣轉化率α(H2)與投料比的關系，請在圖B中畫出兩條變化曲線并標出曲線對應的條件，兩條曲線對應的條件分別為：一條曲線對應的壓強是1.01×105Pa；另一條曲線對應的壓強是3.03×105Pa(其它條件相同)________。

Answer 1

【答案】0.08mol·L—1·min—1 ＜ 放熱 小于 溫度低于T0時，反應未達到平衡，反應正向進行，使甲醇的體積分數逐漸增大

【解析】

(1)前10min中n(CH3OH)=0.80mol，則參加反應的CO2也為0.80mol，利用v(CO2)==0.08mol·L-1·min-1；答案為：0.08mol·L-1·min-1；

(2) CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)

起始量 2mol 6mol 0 0

變化量 1mol 3mol 1mol 1mol

平衡量 1mol 3mol 1mol 1mol

該溫度下，此反應的平衡常數K==；答案為：；

(3)該溫度下，若向同容積的另一容器中投入的：CO2、H2、CH3OH、H2O的濃度分別為2 mol·L-1、2 mol·L-1、1 mol·L-1、1 mol·L-1，Q=＞，所以平衡逆向移動，v正＜v逆；

Ⅱ、(1)最高點及之后的所有點，都是該溫度下的平衡點。從最高點之后進行分析，溫度升高，甲醇的體積分數減小，說明平衡逆向移動，該反應是放熱反應；答案為：放熱；

(2)因為最高點之前的所有點都是未平衡點，所以氫氣在Q點的轉化率小于氫氣在W點的轉化率；答案為：小于；

(3)0～T0內，甲醇的體積分數變化趨勢，從圖中便可看出，即溫度低于T0時，反應未達到平衡，反應正向進行，使甲醇的體積分數逐漸增大；答案為：溫度低于T0時，反應未達到平衡，反應正向進行，使甲醇的體積分數逐漸增大；

(4)一條曲線對應的壓強是1.01×105Pa；另一條曲線對應的壓強是3.03×105Pa(其它條件相同)。畫線時，注意兩點，一是曲線的變化趨勢，大，相當于增大H2的體積，雖然平衡正向移動，但H2的轉化率減小；二是相同時，增大壓強，平衡正向移動，H2的轉化率大，所以壓強是3.03×105Pa的曲線在壓強是1.01×105Pa曲線的上方。故坐標圖象為：。