Question

【題目】CO可用于合成甲醇，化學方程式為CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)。

（1）如圖是反應CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)在不同溫度下CO的轉化率隨時間變化的曲線。

①該反應的焓變ΔH________0 (填“>”、“<”或“＝”)。

②T1和T2溫度下的平衡常數大小關系是K1_______ K2 (填“>”、“<”或“＝”)。在T1溫度下，往體積為1 L的密閉容器中，充入1 mol CO和2 mol H2，經測得CO和CH3OH(g)的濃度隨時間變化如圖所示。則該反應的平衡常數為______________。

③若容器容積不變，下列措施可增加CO轉化率的是________(填字母)。

a．升高溫度 b．將CH3OH(g)從體系中分離

c．使用合適的催化劑 d．充入He，使體系總壓強增大

（2）在容積為1 L的恒容容器中，分別研究在230 ℃、250 ℃和270 ℃三種溫度下合成甲醇的規律。如圖是上述三種溫度下H2和CO的起始組成比(起始時CO的物質的量均為1 mol)與CO平衡轉化率的關系，則曲線z對應的溫度是________℃；曲線上a、b、c點對應的化學平衡常數分別為K1、K2、K3，則K1、K2、K3的大小關系為________________。

Answer 1

【答案】< > 12 b 270 K1=K2< K3

【解析】

(1)①根據圖像信息結合勒夏特列原理判斷；

②正反應為放熱反應，升高溫度，平衡逆向進行，則化學平衡常數減小；利用三段式計算平衡時各量的濃度，再計算K。

③a.容器容積不變，升高溫度，平衡逆向移動，CO的轉化率降低，a錯誤；

b.將CH3OH(g)從體系中分離，平衡正向移動，CO的轉化率增大，b正確；

c.使用合適的催化劑不會引起化學平衡的移動，CO的轉化率不變，c錯誤；

d.容器容積不變，充入He，使體系總壓強增大，各物質的濃度不變，化學平衡不移動，CO的轉化率不變，d錯誤；

(2)反應為放熱反應，溫度越高CO的轉化率越小；化學平衡常數只與溫度有關，反應為放熱反應，升高溫度，平衡常數減小。

(1)①根據圖中的信息可知：T2>T1，溫度越高CO轉化率越小，則反應CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)中,降低溫度，平衡向右進行，一氧化碳的轉化率增大，根據勒夏特列原理，正反應是放熱反應，△H<0；

②正反應為放熱反應，升高溫度，平衡逆向進行，則化學平衡常數減小，T2>T1，則K1>K2；在T1溫度下,根據圖2所示,10min時達到平衡狀態，已知CO的濃度為1mol/L，則圖像為CO與CH3OH的濃度變化，平衡時，c（CO）=0.25mol/L，c（CH3OH）=0.75mol/L，

CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)

初始：1 2 0

反應：0.75 1.5 0.75

平衡：0.25 0.5 0.75

K=0.75/（0.25×0.52）=12；

③a.容器容積不變，升高溫度，平衡逆向移動，CO的轉化率降低，a錯誤；

b.將CH3OH(g)從體系中分離，平衡正向移動，CO的轉化率增大，b正確；

c.使用合適的催化劑不會引起化學平衡的移動，CO的轉化率不變，c錯誤；

d.容器容積不變，充入He，使體系總壓強增大，各物質的濃度不變，化學平衡不移動，CO的轉化率不變，d錯誤；

答案為b；

(2)反應為放熱反應，溫度越高CO的轉化率越小，曲線Z為270℃；化學平衡常數只與溫度有關，則K1=K2，反應為放熱反應，升高溫度，平衡常數減小，則曲線x為230 ℃，K1=K2< K3。