工业上一般以CO和H2为原料合成甲醇,该反应的热化学方程式为:CO(g)+2H2 (g)⇌CH3OH(g)△H=−116kJ/mol。
Ⅰ.(1)一定条件下,将1molCO与3molH2的混合气体在催化剂作用下发生反应生成甲醇,平衡后将容器的容积压缩到原来的12,其他条件不变,对平衡体系产生的影响是 cdcd。(填字母序号)
a.c(H2)减少
b.正反应速率加快,逆反应速率减慢
c.CH3OH的物质的量增加
d.重新平衡c(H2)c(CH3OH)减小
(2)在T1℃时,体积为2L的恒容容器中充入物质的量之和为3mol的H2和CO,发生反应:CO(g)+2H2(g)⇌CH3OH(g)反应达到平衡时CH3OH的体积分数(V%)与n(H2)n(CO)的关系如图所示。
①当起始n(H2)n(CO)=2,经过2min达到平衡,CO的转化率为40%,则0~2min内平均反应速率υ(H2)=0.2mol•L-1•min-10.2mol•L-1•min-1,平衡常数K=1.851.85。(保留2位小数点)若此时再向容器中加入CO(g)和CH3OH(g)各0.4mol,达新平衡时H2的转化率将 减小减小(填“增大”、“减小”或“不变”);
②当起始n(H2)n(CO)=3时,达到平衡状态后,CH3OH的体积分数可能是图象中的 FF点(选填“D”、“E”或“F”)
Ⅱ.用H2还原CO2也可以在一定条件下合成CH3OH(不考虑副反应):CO2(g)+3H2(g)⇌CH3OH(g)+H2O(g) ΔH<0。恒压下,CO2和H2的起始物质的量比为1:3时,该反应在无分子筛膜时甲醇的平衡产率和有分子筛膜时甲醇的产率随温度的变化如图所示,其中分子筛膜能选择性分离出H2O。

(3)甲醇平衡产率随温度升高而降低的原因是 该反应为放热反应,温度升高,平衡逆向移动该反应为放热反应,温度升高,平衡逆向移动。
(4)P点甲醇产率高于T点的原因为 分子筛膜从反应体系中不断分离出H2O,有利于反应正向进行,甲醇产率升高分子筛膜从反应体系中不断分离出H2O,有利于反应正向进行,甲醇产率升高。
(5)根据上图,在此条件下采用该分子筛膜时的最佳反应温度是 210210℃。
1
2
c
(
H
2
)
c
(
C
H
3
OH
)
n
(
H
2
)
n
(
CO
)
n
(
H
2
)
n
(
CO
)
n
(
H
2
)
n
(
CO
)
【考点】化学平衡的计算.
【答案】cd;0.2mol•L-1•min-1;1.85;减小;F;该反应为放热反应,温度升高,平衡逆向移动;分子筛膜从反应体系中不断分离出H2O,有利于反应正向进行,甲醇产率升高;210
【解答】
【点评】
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