Question

【題目】已知反應(yīng)2CH3OH(g) CH3OCH3(g)＋H2O(g)，某溫度下的平衡常數(shù)為400。此溫度下，在密閉容器中加入CH3OH，反應(yīng)到某時(shí)刻測(cè)得各組分的濃度如下：

物質(zhì)	CH3OH	CH3OCH3	H2O
濃度(mol·L－1)	0.44	0.6	0.6

(1)比較此時(shí)正、逆反應(yīng)速率的大小：v正________v逆(填“>”、“<”或“＝”)。

(2)若加入CH3OH后，經(jīng)10 min反應(yīng)達(dá)到平衡，此時(shí)c(CH3OH)＝________；該時(shí)間內(nèi)反應(yīng)速率v(CH3OH)＝________；CH3OH的轉(zhuǎn)化率為_(kāi)_______。

(3)CO可用于合成甲醇，反應(yīng)方程式為CO(g)＋2H2(g)===CH3OH(g)。CO在不同溫度下的平衡轉(zhuǎn)化率與壓強(qiáng)的關(guān)系如下圖所示。該反應(yīng)ΔH________0(填“>”或“<”)。實(shí)際生產(chǎn)條件控制在250℃、1.3×104kPa左右，選擇此壓強(qiáng)的理由是___________________。

Answer 1

【答案】(1)> (2)0.04 mol·L－1 0.16 mol·L－1·min－1 97.6%

(3)< 在250℃、1.3×104kPa時(shí)，CO的轉(zhuǎn)化率已較高，再增大壓強(qiáng)，CO的轉(zhuǎn)化率變化不大，同時(shí)生產(chǎn)成本增加

【解析】(1)該反應(yīng)的濃度商表達(dá)式為Q＝，將所給濃度代入濃度商表達(dá)式：Q＝≈1.86<400，故反應(yīng)向正反應(yīng)方向進(jìn)行，正反應(yīng)速率大于逆反應(yīng)速率。

(2)根據(jù)題中給出的某時(shí)刻各組分濃度，可知起始時(shí)加入的CH3OH的濃度為0.44 mol·L－1＋1.2 mol·L－1＝1.64 mol·L－1。列化學(xué)平衡三段式，設(shè)轉(zhuǎn)化的CH3OH的濃度為2x mol·L－1。

2CH3OH(g) CH3OCH3(g)＋H2O(g)

1.64 0 0

2x x x

1.64－2x x x

K＝＝400，解得x＝0.8，故平衡時(shí)c(CH3OH)＝1.64 mol·L－1－0.8 mol·L－1×2＝0.04 mol·L－1，v(CH3OH)＝＝0.16 mol·L－1·min－1，α(CH3OH)＝×100%＝97.6%。

(3)由圖可知，溫度升高，CO的轉(zhuǎn)化率降低，平衡向逆反應(yīng)反向移動(dòng)，故逆反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，正反應(yīng)是放熱反應(yīng)，ΔH<0；壓強(qiáng)大，有利于加快反應(yīng)速率，有利于使平衡正向移動(dòng)，但壓強(qiáng)過(guò)大，需要的動(dòng)力大，對(duì)設(shè)備的要求也高，在250℃、1.3×104kPa時(shí)，CO的轉(zhuǎn)化率已較高，再增大壓強(qiáng)，CO的轉(zhuǎn)化率變化不大，沒(méi)有必要再增大壓強(qiáng)。