Question

【題目】利用可再生能源代替石油和煤已經成為未來發展的趨勢。甲醇作為重要的可再生能源具有廣泛的開發和應用前景。工業上常利用反應CO（g）+2H2（g）CH3OH（g）△H＜0來合成甲醇．

（1）經研究發現在230℃～270℃時合成最為有利．為探尋合成氣最合適的起始組成比，分別在230℃、250℃和270℃時進行實驗，實驗結果如下圖。230℃的實驗結果所對應的曲線是______（填字母）；從提高CO轉化率的角度等綜合分析，該溫度下工業生產適宜采用的合成氣組成n（H2）：n（CO）的比值范圍是______（填字母）．

A．1～1.5B．2.5～3C．3.5～4.5

（2）制甲醇所需要的氫氣，可通過下列反應制取：H2O（g）+CO（g）H2（g）+CO2（g）△H＜0，某溫度下該反應的平衡常數K=1．回答下列問題：

①該溫度下，若起始時c（CO）=2mol/L，c（H2O）=3mol/L，反應進行一段時間后，測得CO的濃度為1mol/L，則此時該反應v（正）______v（逆）（填“＞”、“＜”或“=”）．

②若降低溫度，該反應的K值將______（填“增大”、“減小”或“不變”）．

（3）甲醇是一種化工原料，工業上合成甲醇的反應：CO（g）+2H2（g）CH3OH（g）△H=-90.8kJ/mol．

若在溫度、容積相同的3個密閉容器中，按不同方式投入反應物，保持恒溫、恒容，測得反應達到平衡時的有關數據如下：

容器	甲	乙	丙
反應物投入量	1molCO、2molH2	1molCH3OH	2molCO、4molH2
CH3OH的濃度（mol/L）	c1	c2	c3
反應的能量變化	放出Q1kJ	吸收Q2kJ	放出Q3kJ

①容器內壓強P：P甲、P乙與P丙的關系是______（用“＞”、“＜”或“=”表示）；

②變化的熱量數值Q中，Q1與Q2的和是______（填具體數值）．

Answer 1

【答案】 X B ＞ 增大 P甲＝P乙＜P丙 填2P甲＝2P乙＞P丙 也可 90.8

【解析】（1）工業上用反應④低壓合成甲醇，在230℃～270℃最為有利．為研究合成氣最合適的起始組成比，分別在230℃、250℃和270℃進行實驗，結果如圖．合成甲醇是放熱反應，溫度越低轉化率越大，結合圖象可知，230℃的實驗結果所對應的曲線是 X，從提高CO轉化率的角度等綜合分析，該溫度下工業生產適宜采用的合成氣組成n（H2）：n（CO） 的比值范圍應是CO的轉化率最大時，則合成氣組成n（H2）：n（CO） 的比值范圍是2.5～3，如再增大比例，因此時轉化率已經很高，而導致浪費氫氣，故答案為：X；B；

（2） ①H2O（g）+CO（g）H2（g）+CO2（g）
起始： 3 2 0 0
轉化： 1 1 1 1
一段時間后： 2 1 1 1
Qc=1×1/2×1=0.5＜1，則平衡向正反應方向移動，正反應速率大于逆反應速率，故答案為：＞；

②因正反應放熱，則降低溫度平衡向正反應方向移動，平衡常數增大，故答案為：增大；

（3）①甲容器反應物投入1molCO.2molH2與乙容器反應物投入1mol CH3OH在保持恒溫、恒容情況下是等效平衡，則達到平衡時甲、乙容器壓強相等，丙容器反應物投入量2molCO、4molH2，濃度加倍，相當于增大壓強，故答案為：P甲=P乙＜P丙；

②由于正反應轉化率和逆反應轉化率之和為100%，則Q1+Q2能量總變化相當于1molCO、2molH2完全轉化成1mol CH3OH的能量，即吸放熱Q1+Q2數值上就等于90.8kJ；丙容器反應物投入量2molCO、4molH2，由于該反應是氣體體積減小的反應，溫度、容積相同的情況下，反應物濃度增大一倍，相當于增大壓強，反應向氣體體積減少方向移動，即正向移動，因此，c3＞2c1，Q3＞2Q1；故答案為：90.8。