Question

18．甲醇被稱為2l世紀(jì)的新型燃料，工業(yè)上通過下列反應(yīng)①②，用CH₄和H₂O為原料來制備甲醇．
①CH₄（g）+H₂O（g）?CO（g）+3H₂（g）△H₁   
②CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）△H₂
將0.20mol CH₄（g）和0.30mol H₂O（g）通入容積為10L的密閉容器中，在一定條件下發(fā)生反應(yīng)①，達(dá)到平衡時，CH₄的轉(zhuǎn)化率與溫度、壓強(qiáng)的關(guān)系如圖．
（1）溫度不變，縮小體積，增大壓強(qiáng)，①的反應(yīng)速率增大（填“增大”、“減小”或“不變”），
平衡向逆反應(yīng)（填“正反應(yīng)”或“逆反應(yīng)”）方向移動．
（2）溫度升高，反應(yīng)①的△H₁＞0（填“＜”、“=”或“＞”），其平衡常數(shù)表達(dá)式為K=$\frac{c（CO）•{c}^{3}（{H}_{2}）}{c（C{H}_{4}）•c（{H}_{2}O）}$，100℃時平衡常數(shù)的數(shù)值是1.35×10^-3．

Answer 1

分析 （1）溫度不變，縮小體積增大壓強(qiáng)，反應(yīng)速率增大，平衡向氣體體積減小的方向移動；
（2）采取控制變量法分析，由圖可知壓強(qiáng)相同時，到達(dá)平衡時，溫度越高CH₄的轉(zhuǎn)化率越大，升高溫度平衡向正反應(yīng)移動；
化學(xué)平衡常數(shù)等于生成物濃度的化學(xué)計量數(shù)次冪的乘積除以各反應(yīng)物濃度的化學(xué)計量數(shù)次冪的乘積所得的比值；
利用三段法計算出100℃時各物質(zhì)的平衡濃度，帶入平衡常數(shù)表達(dá)式計算．

解答 解：（1）溫度不變，縮小體積增大壓強(qiáng)，反應(yīng)速率增大，平衡向氣體體積減小的方向移動，即反應(yīng)①向逆反應(yīng)方向移動，
故答案為：增大；逆反應(yīng)；
（2）采取控制變量法分析，由圖可知壓強(qiáng)相同時，到達(dá)平衡時，溫度越高CH₄的轉(zhuǎn)化率越大，升高溫度平衡向正反應(yīng)移動，故正反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，即△H＞0；
CH₄（g）+H₂O（g）?CO（g）+3H₂（g）的K=$\frac{c（CO）•{c}^{3}（{H}_{2}）}{c（C{H}_{4}）•c（{H}_{2}O）}$；
              CH₄（g）+H₂O（g）?CO（g）+3H₂（g）
起始（mol）：0.20    0.30       0        0
轉(zhuǎn)化（mol）：0.10    0.10      0.10     0.30
平衡（mol）：0.10    0.20      0.10     0.30
平衡（mol/L）：0.01   0.02      0.01     0.03
100℃時，K=$\frac{c（CO）•{c}^{3}（{H}_{2}）}{c（C{H}_{4}）•c（{H}_{2}O）}$=$\frac{0.01×0.0{3}^{3}}{0.01×0.02}$=1.35×10^-3，
故答案為：＞；$\frac{c（CO）•{c}^{3}（{H}_{2}）}{c（C{H}_{4}）•c（{H}_{2}O）}$；1.35×10^-3．

點評 本題考查化學(xué)平衡圖象、反應(yīng)速率計算、化學(xué)平衡常數(shù)的有關(guān)計算、化學(xué)平衡的影響因素等，為高頻考點，難度中等，平時學(xué)習(xí)中要加強(qiáng)計算能力的培養(yǎng)．