Question

【題目】利用可再生能源代替石油和煤已經(jīng)成為未來發(fā)展的趨勢(shì)。甲醇作為重要的可再生能源具有廣泛的開發(fā)和應(yīng)用前景。工業(yè)上常利用反應(yīng)CO（g）+2H2（g）CH3OH（g）△H＜0來合成甲醇．

（1）經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)在230℃～270℃時(shí)合成最為有利．為探尋合成氣最合適的起始組成比，分別在230℃、250℃和270℃時(shí)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如下圖。230℃的實(shí)驗(yàn)結(jié)果所對(duì)應(yīng)的曲線是______（填字母）；從提高CO轉(zhuǎn)化率的角度等綜合分析，該溫度下工業(yè)生產(chǎn)適宜采用的合成氣組成n（H2）：n（CO）的比值范圍是______（填字母）．

A．1～1.5B．2.5～3C．3.5～4.5

（2）制甲醇所需要的氫氣，可通過下列反應(yīng)制取：H2O（g）+CO（g）H2（g）+CO2（g）△H＜0，某溫度下該反應(yīng)的平衡常數(shù)K=1．回答下列問題：

①該溫度下，若起始時(shí)c（CO）=2mol/L，c（H2O）=3mol/L，反應(yīng)進(jìn)行一段時(shí)間后，測(cè)得CO的濃度為1mol/L，則此時(shí)該反應(yīng)v（正）______v（逆）（填“＞”、“＜”或“=”）．

②若降低溫度，該反應(yīng)的K值將______（填“增大”、“減小”或“不變”）．

（3）甲醇是一種化工原料，工業(yè)上合成甲醇的反應(yīng)：CO（g）+2H2（g）CH3OH（g）△H=-90.8kJ/mol．

若在溫度、容積相同的3個(gè)密閉容器中，按不同方式投入反應(yīng)物，保持恒溫、恒容，測(cè)得反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)的有關(guān)數(shù)據(jù)如下：

容器	甲	乙	丙
反應(yīng)物投入量	1molCO、2molH2	1molCH3OH	2molCO、4molH2
CH3OH的濃度（mol/L）	c1	c2	c3
反應(yīng)的能量變化	放出Q1kJ	吸收Q2kJ	放出Q3kJ

①容器內(nèi)壓強(qiáng)P：P甲、P乙與P丙的關(guān)系是______（用“＞”、“＜”或“=”表示）；

②變化的熱量數(shù)值Q中，Q1與Q2的和是______（填具體數(shù)值）．

Answer 1

【答案】 X B ＞ 增大 P甲＝P乙＜P丙 填2P甲＝2P乙＞P丙 也可 90.8

【解析】（1）工業(yè)上用反應(yīng)④低壓合成甲醇，在230℃～270℃最為有利．為研究合成氣最合適的起始組成比，分別在230℃、250℃和270℃進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，結(jié)果如圖．合成甲醇是放熱反應(yīng)，溫度越低轉(zhuǎn)化率越大，結(jié)合圖象可知，230℃的實(shí)驗(yàn)結(jié)果所對(duì)應(yīng)的曲線是 X，從提高CO轉(zhuǎn)化率的角度等綜合分析，該溫度下工業(yè)生產(chǎn)適宜采用的合成氣組成n（H2）：n（CO） 的比值范圍應(yīng)是CO的轉(zhuǎn)化率最大時(shí)，則合成氣組成n（H2）：n（CO） 的比值范圍是2.5～3，如再增大比例，因此時(shí)轉(zhuǎn)化率已經(jīng)很高，而導(dǎo)致浪費(fèi)氫氣，故答案為：X；B；

（2） ①H2O（g）+CO（g）H2（g）+CO2（g）
起始： 3 2 0 0
轉(zhuǎn)化： 1 1 1 1
一段時(shí)間后： 2 1 1 1
Qc=1×1/2×1=0.5＜1，則平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，正反應(yīng)速率大于逆反應(yīng)速率，故答案為：＞；

②因正反應(yīng)放熱，則降低溫度平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，平衡常數(shù)增大，故答案為：增大；

（3）①甲容器反應(yīng)物投入1molCO.2molH2與乙容器反應(yīng)物投入1mol CH3OH在保持恒溫、恒容情況下是等效平衡，則達(dá)到平衡時(shí)甲、乙容器壓強(qiáng)相等，丙容器反應(yīng)物投入量2molCO、4molH2，濃度加倍，相當(dāng)于增大壓強(qiáng)，故答案為：P甲=P乙＜P丙；

②由于正反應(yīng)轉(zhuǎn)化率和逆反應(yīng)轉(zhuǎn)化率之和為100%，則Q1+Q2能量總變化相當(dāng)于1molCO、2molH2完全轉(zhuǎn)化成1mol CH3OH的能量，即吸放熱Q1+Q2數(shù)值上就等于90.8kJ；丙容器反應(yīng)物投入量2molCO、4molH2，由于該反應(yīng)是氣體體積減小的反應(yīng)，溫度、容積相同的情況下，反應(yīng)物濃度增大一倍，相當(dāng)于增大壓強(qiáng)，反應(yīng)向氣體體積減少方向移動(dòng)，即正向移動(dòng)，因此，c3＞2c1，Q3＞2Q1；故答案為：90.8。