Question

甲醇（CH₃OH）是一種重要的化工原料，合成甲醇的主要反應(yīng)為CO（g）+2H₂（g）??CH₃OH（g），反應(yīng)過(guò)程中的能量變化如圖1所示．
（1）CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）△H

 

0（填“＜”、“=”或“＞”）．
（2）在一定條件下，上述反應(yīng)在一密閉容器中達(dá)到平衡．該反應(yīng)平衡常數(shù)的表達(dá)式為

 

；結(jié)合該表達(dá)式分析，在保證H₂濃度不變的情況下，增大容器的壓強(qiáng)，平衡

 

（填字母）．
A．向正反應(yīng)方向移動(dòng)
B．向逆反應(yīng)方向移動(dòng)
C．不移動(dòng)
（3）如圖2表示該反應(yīng)在某一時(shí)間段中反應(yīng)速率與時(shí)間的關(guān)系（t₂、t₄、t₅時(shí)刻改變的條件都只有一個(gè)，且各不相同）．各階段對(duì)應(yīng)的平衡常數(shù)如表所示：

t1～t2	t3～t4	t4～t5	t6～t7
K1	K2	K3	K4

請(qǐng)判斷各平衡常數(shù)之間的大小關(guān)系為

 

（用“＞”、“＜”或“=”連接）．
（4）原料氣的加工過(guò)程中常常混有一定量CO₂，為了研究不同溫度下CO₂對(duì)該反應(yīng)的影響，以CO₂、CO和H₂的混合氣體為原料在一定條件下進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，結(jié)果表明，原料氣各組分含量不同時(shí)，反應(yīng)生成甲醇和副產(chǎn)物甲烷的碳轉(zhuǎn)化率都是不相同的．實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)見(jiàn)下表：

CO2%∽CO%～H2 （體積分?jǐn)?shù)）		0-30-70			2-28-70			4-26-70			8-22-70			20-10-70
反應(yīng)溫度/℃		225	235	250	225	235	250	225	235	250	225	235	250	225	235	250
碳轉(zhuǎn)化率（%）	CHOH	4.9	8.8	11.0	36.5	50.7	68.3	19.0	33.1	56.5	17.7	33.4	54.4	8.0	12.0	22.6
	CH	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	2.8	2.8	2.8

由上表數(shù)據(jù)可得出多個(gè)結(jié)論．
結(jié)論一：在一定條件下，反應(yīng)溫度越高，生成甲醇的碳轉(zhuǎn)化率

 

．
結(jié)論二：

 

．

Answer 1

考點(diǎn)：化學(xué)平衡的影響因素,反應(yīng)熱和焓變,化學(xué)平衡常數(shù)的含義,化學(xué)反應(yīng)速率與化學(xué)平衡圖象的綜合應(yīng)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）由題圖可知，生成物的能量低于反應(yīng)物，所以反應(yīng)為放熱反應(yīng)．
（2）在一密閉容器中，在保證H₂濃度不變的情況下，增大容器的壓強(qiáng)，因?yàn)镠₂濃度不變，根據(jù)表達(dá)式知體系內(nèi)其他組分濃度也不變，正逆反應(yīng)速率也不會(huì)變化，故平衡不移動(dòng)．
（3）分析圖象：t₂時(shí)刻改變條件后，v_正、v_逆都增大，且v_逆＞v_正，平衡逆向移動(dòng)（向吸熱方向移動(dòng)），綜合影響化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡的主要因素可知：t₂時(shí)刻所改變的條件是升高溫度，由平衡常數(shù)的表達(dá)式可知，平衡逆向移動(dòng)，平衡常數(shù)變小，故K₁＞K₂；t₄時(shí)刻改變條件，正逆反應(yīng)速率都增大，但平衡不移動(dòng)，故t₄時(shí)刻所改變的條件是使用催化劑，平衡常數(shù)不變，K₃=K₂；t₅時(shí)刻改變條件，正逆反應(yīng)速率都減小，且v_逆＞v_正，平衡逆向移動(dòng)了，分析知：改變的條件是降低壓強(qiáng)，因平衡常數(shù)是溫度的函數(shù)，溫度不變，平衡常數(shù)不變化，故K₃=K₄，綜合知：K₁＞K₂=K₃=K₄．
（4）由表格分析得出結(jié)論：在一定條件下，反應(yīng)溫度越高，生成甲醇的碳轉(zhuǎn)化率越高；原料氣含少量CO₂有利于提高生成甲醇的碳轉(zhuǎn)化率，CO₂含量過(guò)高生成甲醇的碳轉(zhuǎn)化率又降低．

解答： 解：（1）由題圖可知，生成物的能量低于反應(yīng)物，所以反應(yīng)為放熱反應(yīng)，即△H＜0，
故答案為：＜；
（2）該反應(yīng)的平衡常數(shù)表達(dá)式為K=

c(CH3OH)

c(CO)?c2(H2)

；在保證H₂濃度不變的情況下，增大容器的壓強(qiáng)，K不變，則體系內(nèi)其他組分濃度也不變，因此化學(xué)平衡不移動(dòng)，
故答案為：K=

c(CH3OH)

c(CO)?c2(H2)

；C；
（3）分析圖象：t₂時(shí)刻改變條件后，v_正、v_逆都增大，且v_逆＞v_正，平衡逆向移動(dòng)（向吸熱方向移動(dòng)），綜合影響化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡的主要因素可知：t₂時(shí)刻所改變的條件是升高溫度，由平衡常數(shù)的表達(dá)式可知，平衡逆向移動(dòng)，平衡常數(shù)變小，故K₁＞K₂；t₄時(shí)刻改變條件，正逆反應(yīng)速率都增大，但平衡不移動(dòng)，故t₄時(shí)刻所改變的條件是使用催化劑，平衡常數(shù)不變，K₃=K₂；t₅時(shí)刻改變條件，正逆反應(yīng)速率都減小，且v_逆＞v_正，平衡逆向移動(dòng)了，分析知：改變的條件是降低壓強(qiáng)，因平衡常數(shù)是溫度的函數(shù)，溫度不變，平衡常數(shù)不變化，故K₃=K₄，綜合知：K₁＞K₂=K₃=K₄，
故答案為：K₁＞K₂=K₃=K₄；
（4）由表格中原料氣各組分含量不同時(shí)反應(yīng)生成甲醇的碳轉(zhuǎn)化率的數(shù)據(jù)可知：反應(yīng)溫度越高，生成甲醇的碳轉(zhuǎn)化率越高；二氧化碳的體積分?jǐn)?shù)為2%時(shí)生成甲醇的碳轉(zhuǎn)化率最高，二氧化碳的體積分?jǐn)?shù)為20%生成甲醇的碳轉(zhuǎn)化率較低，不含二氧化碳時(shí)生成甲醇的碳轉(zhuǎn)化率最低，因此原料氣含少量CO₂有利于提高生成甲醇的碳轉(zhuǎn)化率，CO₂含量過(guò)高生成甲醇的碳轉(zhuǎn)化率又降低，
故答案為：越高；原料氣含少量CO₂有利于提高生成甲醇的碳轉(zhuǎn)化率，CO₂含量過(guò)高生成甲醇的碳轉(zhuǎn)化率又降低．

點(diǎn)評(píng)：本題考查了化學(xué)平衡常數(shù)表達(dá)式的書(shū)寫及大小比較和化學(xué)平衡的影響因素等知識(shí)，對(duì)圖片、表格中數(shù)據(jù)的收集、分析、處理能力要求頗高，難度較大，也是解題的關(guān)鍵所在．