Question

8．甲醇是一種很好的燃料，工業(yè)上用CH₄和H₂O（g）為原料，通過反應(yīng)Ⅰ和Ⅱ來制備甲醇．請回答下列問題：
（1）將1.0mol CH₄和2.0mol H₂O（g）通入反應(yīng)室（容積為100L）中，在一定條件下發(fā)生反應(yīng)：
CH₄（g）+H₂O（g）?CO（g）+3H₂（g）（Ⅰ）
達(dá)平衡時(shí)，CH₄的轉(zhuǎn)化率與溫度、壓強(qiáng)的關(guān)系如圖所示．
①已知100℃時(shí)達(dá)到平衡所需的時(shí)間為5min，則用H₂表示的平均反應(yīng)速率為0.0030mol•L^-1•min^-1．
②該反應(yīng)的△H＞0，△S＞0（填“＜”、“＞”或“=”）．
（2）在壓強(qiáng)為0.1MPa條件下，a mol CO與3a mol H₂的混合氣體在催化劑作用下能自發(fā)反應(yīng)生成甲醇：
CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）△H＜0 （Ⅱ）
若容器的容積不變，下列措施可增大甲醇產(chǎn)率的是BD（填序號(hào)）．
A．升高溫度
B．將CH₃OH（g）從體系中分離出來
C．恒容下充入He，使體系的總壓強(qiáng)增大
D．再充入a mol CO和3a mol H₂．

Answer 1

分析 （1）①根據(jù)圖知道平衡時(shí)甲烷的轉(zhuǎn)化率，求出△c（CH₄），根據(jù)v=$\frac{△c}{△t}$計(jì)算v（CH₄），利用速率之比等于化學(xué)計(jì)量數(shù)之比計(jì)算v（H₂）；
②溫度升高，甲烷的轉(zhuǎn)化率升高則說明正反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，正反應(yīng)是氣體物質(zhì)的量增大的反應(yīng)；
（2）容器容積不變，增加甲醇產(chǎn)率，平衡向正反應(yīng)移動(dòng)，根據(jù)外界條件對平衡的影響分析．

解答 解：（1）①根據(jù)v（H₂）=3v（CH₄）=3×$\frac{\frac{1.0mol×0.5}{100L}}{5min}$=0.0030mol•L^-1•min^-1，故答案為：0.0030mol•L^-1•min^-1；
②溫度升高，甲烷的轉(zhuǎn)化率升高則說明正反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，所以△H＞0；正反應(yīng)是氣體物質(zhì)的量增大的反應(yīng)，氣體的物質(zhì)的量越多，其熵越大，所以△S＞0，故答案為：＞；＞；
（2）A．該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，升高溫度，平衡向吸熱方向移動(dòng)，即向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，甲醇的產(chǎn)率降低，故A錯(cuò)誤；
B．將CH₃OH（g）從體系中分離，產(chǎn)物的濃度降低，平衡向正反應(yīng)移動(dòng)，甲醇的產(chǎn)率增加，故B正確；
C．充入He，使體系總壓強(qiáng)增大，容器容積不變，反應(yīng)混合物各組分濃度不變，平衡不移動(dòng)，甲醇的產(chǎn)率不變，故C錯(cuò)誤；
D．再充入amol CO和3amol H₂，可等效為壓強(qiáng)增大，平衡向體積減小的方向移動(dòng)，即向正反應(yīng)方向移動(dòng)，甲醇的產(chǎn)率增加，故D正確．
故答案為：BD．

點(diǎn)評(píng) 本題考查化學(xué)反應(yīng)速率、化學(xué)平衡的影響因素及讀圖能力等，綜合性較大，難度中等，知識(shí)面廣，應(yīng)加強(qiáng)平時(shí)知識(shí)的積累．注意控制變量法與定一議二原則應(yīng)用．