Question

能源短缺是人類社會(huì)面臨的重大問題．甲醇是一種可再生能源，具有廣泛的開發(fā)和
應(yīng)用前景．工業(yè)上合成甲醇的反應(yīng)為：CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）；△H
（1）已知，該反應(yīng)在300℃，5MPa條件下能自發(fā)進(jìn)行，則△H

 

0，△S

 

0（填“＜，＞或=”）．
（2）在300℃，5MPa條件下，將0.20mol的 CO與0.58mol H₂的混合氣體充入2L密閉容器發(fā)生反應(yīng)，反應(yīng)過程中甲醇的物質(zhì)的量濃度隨時(shí)間的變化如圖所示．
①在0～2min內(nèi)，以H₂表示的平均反應(yīng)速率為

 

mol?L^-1?s^-1，CO的轉(zhuǎn)化率為

 

．
②列式計(jì)算300℃時(shí)該反應(yīng)的平衡常數(shù)K=

 

．
③300℃時(shí)，將0.50mol CO、1.00mol H₂和1.00mol CH₃OH充入容積為2L的密閉容器中，此時(shí)反應(yīng)將

 

．
A．向正方向移動(dòng)   B．向逆方向移動(dòng)   C．處于平衡狀態(tài)   D．無法判斷
④下列措施可增加甲醇產(chǎn)率的是

 

．
A．壓縮容器體積                B．將CH₃OH（g）從體系中分離
C．充入He，使體系總壓強(qiáng)增大     D．再充入0.20mol CO和0.58mol H₂
（3）若其它條件不變，使反應(yīng)在500℃下進(jìn)行，在圖中作出甲醇的物質(zhì)的量濃度隨時(shí)間的變化的示意圖．

Answer 1

考點(diǎn)：反應(yīng)熱和焓變,化學(xué)平衡的影響因素,化學(xué)平衡的調(diào)控作用

專題：化學(xué)反應(yīng)中的能量變化,化學(xué)平衡專題

分析：（1）當(dāng)△H-T△S＜0時(shí)，反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行，結(jié)合方程式分析即可；
（2）①據(jù)圖分析出△c和△t即可求出；α（CO）=

c(CO)反應(yīng)的

c(CO)加入的

代入數(shù)值即可；
②利用三段式法解答；
③據(jù)該溫度下的K和Qc比較，當(dāng)K＞Qc時(shí)平衡正向移動(dòng)，K＜Qc時(shí)平衡逆向移動(dòng)；
④結(jié)合影響平衡移動(dòng)的因素，使平衡正向移動(dòng)即可；
（3）結(jié)合影響反應(yīng)速率和影響平衡移動(dòng)的因素解答．

解答： （1）該反應(yīng)的反應(yīng)物有3mol氣體，生成物有1mol氣體，所以△S＜0，反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行△H-T△S＜0，故△H必須小于0，故答案為：＜；＜；
（2）①2min時(shí)，甲醇濃度變化0.02mol/L，則氫氣濃度變化為0.04mol/L，v（H₂）=

△c(H2)

△t

=

0.04mol/L

2min

=0.02mol/（L?min）^-1
從圖象分析，生成甲醇0.04mol，則反應(yīng)的CO為0.04mol，α（CO）=

0.04mol

0.20mol

×100%=20%，
故答案為：0.02；20%；
②CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）
加入的（mol/L）  0.10    0.29       0
反應(yīng)的（mol/L）  0.02    0.04      0.02
平衡后（mol/L）   0.08    0.25      0.02
K=

c(CHOH)

c(CO)?c2(H2)

=

0.02mol/L

0.08mol/L×0.25mol/L2

=4（mol/L）^-2
故答案為：K=

c(CHOH)

c(CO)?c2(H2)

=

0.02mol/L

0.08mol/L×0.25mol/L2

=4（mol/L）^-2；
③Qc=K=

c(CHOH)

c(CO)?c2(H2)

=

0.50

0.25×0.502

=8＞K=4，所以平衡逆向移動(dòng)，選B，
故答案為：K=

c(CHOH)

c(CO)?c2(H2)

=

0.02mol/L

0.08mol/L×0.25mol/L2

=4（mol/L）^-2； B；
④A、對(duì)于反應(yīng)CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g），反應(yīng)物氣體體積大于生成物，壓縮容器體積 時(shí)，壓強(qiáng)增大，平衡正向移動(dòng)，可增加甲醇產(chǎn)率，A正確；
B、分離出甲醇，平衡正向移動(dòng)可增加甲醇產(chǎn)率，故B正確；
C、充入He，不影響各氣體的分壓，平衡不移動(dòng)，不能增加甲醇產(chǎn)率，故C錯(cuò)誤；
D、體積不變，再充入反應(yīng)物氣體，平衡正向移動(dòng)，可增加甲醇產(chǎn)率，故D正確．
故選：A B D；
（3）溫度升高，反應(yīng)速率加快，達(dá)到平衡時(shí)間短．正反應(yīng)放熱，升溫時(shí)平衡逆向移動(dòng)，平衡時(shí)甲醇濃度比300℃低，可得下圖：
故答案為：．

點(diǎn)評(píng)：本題考查范圍廣，有一定難度，需要細(xì)心認(rèn)真完成．適合現(xiàn)在的高考復(fù)習(xí)．