Question

（6分）合成氣經壓縮升溫后進入10m³甲醇合成塔，在催化劑作用下，進行甲醇合成，主要反應是：2H₂(g) + CO(g) CH₃OH(g) △H =-181.6kJ·mol^-1。T₄℃下此反應的平衡常數為160。此溫度下，在密閉容器中加入CO、H₂，反應到某時刻測得各組分的濃度如下：

物質	H2	CO	CH3OH
濃度/（mol·L－1）	0.2	0.1	0.4

⑴比較此時正、逆反應速率的大小：v_正        v_逆（填“>”、“<”或“＝”)。
⑵若加入同樣多的CO、H₂，在T₅℃反應，10 min后達到平衡，此時c(H₂)＝0.4 mol·L^－1，則該時間內反應速率v(CH₃OH) ＝              mol·(L·min)^－1。
⑶生產過程中，合成氣要進行循環，其目的是                                  。

Answer 1

⑴ >  ⑵ 0.03 mol·L^－1·min^－1 ⑶ 提高原料CO、H₂的利用率（或提高產量、產率亦可）。

（1）根據物質的濃度可知，此時＜160，所以反應向正反應方向進行，即正反應速率大于逆反應速率。
（2）根據（1）可知，起始時氫氣的濃度是1.0mol/L，所以在（2）中氫氣的濃度變化量是0.6mol/L，則生成甲醇是0.3mol/L，則甲醇的反應速率是0.3mol/L÷10min＝0.03 mol·L^－1·min^－1。
（3）生產過程中，合成氣進行循環，可以提高原料CO、H₂的利用率。