问题 填空题

甲醇被称为2l世纪的新型燃料,工业上通过下列反应I和II,用CH4和H2O为原料来制备甲醇:

CH4(g)+H2O(g)  CO(g)+3H2 (g)……I   CO(g)+2H2(g) CH3OH(g) ……II。

(1)将1.0 mol CH4和2.0 mol H2O(g)通入容积为100L反应室,在一定条件下发生反应I,CH4的平衡转化率与温度、压强的关系如图。

①已知100℃时达到平衡所需的时间为5min,则用H2表示的平均反应速率为____________________。

②图中的P1_________P2(填“<”、“>”或“=”),100℃时平衡常数的值为__________ 。

(2)在压强为0.1 MPa条件下, 将a mol CO与 3a mol H2的混合气体在催化剂作用下,自发反应Ⅱ,生成甲醇。

③该反应的△H ____ 0;若容器容积不变,下列措施可增加甲醇产率的是________。

A.升高温度

B.将CH3OH(g)从体系中分离

C.充入He,使体系总压强增大

D.再充入1mol CO和3mol H2④为了寻找合成甲醇的温度和压强的适宜条件,某同学设计三组实验,部分实验条件已经填在下面实验设计表中。

实验编号T(℃)N(CO)/n(H2)P(Mpa)
i1501/30.1
ii  5
iii350 5
 

a.请在上表空格中填入剩余的实验条件数据。

b.根据反应II的特点,在给出的坐标图中,画出在5MPa条件下CO的转化率随温度变化的趋势曲线示意图,并标明压强。

答案

(1)①0.003mol/(L·min)(2分)   ②<(2分)2.25×10-4(3分)  ­

(2)③<(2分) BD(2分)   ④a.(见下表,3分)   b.(见下图,2分)

实验编号T(℃)n(CO)/n(H2P(Mpa)
i1501/30.1
ii1501/35
iii3501/35
 

题目分析:⑴①0.003mol/(L·min)   ②<2.25×10-4    ⑵③反应Ⅱ为熵减的反应,要自发反应必须为放热反应,故△H < 0,若容器容积不变,可增加甲醇产率的措施有BD。④a通过“控制变量法”探究外界条件对化学平衡的影响,探究的前提只能是改变一个条件,而其它条件不变,由此可得:Ⅱ中温度为150℃,n (CO)/n(H2)=1/3,Ⅲ中n (CO)/n(H2)为1/3;

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