• 甲醇被称为21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.(1)将1.0mol CH4和2.0mol H2O(g)通入反应室(容积为100L),在一定条件下发生反应:CH4(g)+H2O(g)?CO(g)+3H2(g)ⅠCH4的平衡转化率与温度、压强的关系如图1.①已知100℃时达到平衡所需的时间为5min,则用H2表示的平均速率为 .②图中的P1 P2(填“<”、“>”或“=”),100℃时平衡常数的值为 .③在其它条件不变的情况下降低温度,逆反应速率将 (填“增大”“减小”或“不变”).(2)在压强为0.1MPa条件下,将a mol CO与3a mol H2的混合气体在催化剂作用下能自发反应生成甲醇:CO(g)+2H2(g)?CH3OH(g)Ⅱ.④该反应的△H 0,△S 0(填“<”、“>”或“=”).⑤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 H2⑥为了寻找合成甲醇的温度和压强的适宜条件,某同学设计了三组实验,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) i 150 13 0.1 ii 5 iii 350 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,画出其在0.1MPa和5MPa条件下CO的转化率随温度变化的趋势曲线示意图(如图2),并标明各曲线的压强.试题及答案-填空题-云返教育

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      甲醇被称为21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.

      (1)将1.0mol CH
      4和2.0mol H2O(g)通入反应室(容积为100L),在一定条件下发生反应:CH4(g)+H2O(g)?CO(g)+3H2(g)Ⅰ
      CH
      4的平衡转化率与温度、压强的关系如图1.①已知100℃时达到平衡所需的时间为5min,则用H2表示的平均速率为         
      ②图中的P
      1          P2(填“<”、“>”或“=”),100℃时平衡常数的值为         
      ③在其它条件不变的情况下降低温度,逆反应速率将
                (填“增大”“减小”或“不变”).
      (2)在压强为0.1MPa条件下,将a mol CO与3a mol H
      2的混合气体在催化剂作用下能自发反应生成甲醇:CO(g)+2H2(g)?CH3OH(g)Ⅱ.
      ④该反应的△H
                0,△S          0(填“<”、“>”或“=”).
      ⑤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CH
      3OH(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 H
      2
      ⑥为了寻找合成甲醇的温度和压强的适宜条件,某同学设计了三组实验,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)
      i 150
      1
      3
      0.1
      ii                     5
      iii 350           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,画出其在0.1MPa和5MPa条件下CO的转化率随温度变化的趋势曲线示意图(如图2),并标明各曲线的压强.

      试题解答


      0.0030mol?L-1?min-1:<:2.25×10-4:减小:<:<:BD:150:
      1
      3
      :
      1
      3

      【解答】解:(1)①根据v(H2)=3v(CH4)=3×
      1.0mol×0.5
      100L
      5min
      =0.0030mol?L-1?min-1,故答案为:0.0030mol?L-1?min-1
      ②根据化学方程式可以得出,增大压强,化学平衡逆向移动,甲烷的转化率减小,可以去200℃来分析,发现甲烷的转化率是p
      1时大于p2时的,所以P1<P2
      CH
      4(g)+H2O(g)=CO(g)+3H2(g)
      初始浓度:0.01 0.02 0 0
      变化浓度:0.005 0.005 0.005 0.015
      平衡浓度:0.005 0.015 0.005 0.015
      100℃时平衡常数=
      0.005×(0.015)3
      0.005×0.015
      (mol/L)2=2.25×10-4 (mol/L)2
      故答案为:<;2.25×10
      -4
      ③降低温度,正逆反应速率都减小,故答案为:减小;
      (2)④混合气体在催化剂作用下能自发反应生成甲醇,则说明正反应是放热反应,所以△H<0;正反应是气体物质的量减小的反应,气体的物质的量越多,其熵越大,所以△S<0,故答案为:<;<;
      ⑤A.该反应为放热反应,升高温度,平衡向吸热方向移动,即向逆反应方向移动,甲醇的产率降低,故A错误;
      B.将CH
      3OH(g)从体系中分离,产物的浓度降低,平衡向正反应移动,甲醇的产率增加,故B错误;
      C.充入He,使体系总压强增大,容器容积不变,反应混合物各组分浓度不变,平衡不移动,甲醇的产率不变,故C错误;
      D.再充入1mol CO和3mol H
      2,可等效为压强增大,平衡向体积减小的方向移动,即向正反应方向移动,甲醇的产率增加,故D正确.
      故答案为:BD;
      ⑥A.采取控制变量法,探究合成甲醇的温度和压强的适宜条件,所以温度、压强是变化的,n(CO)/n(H
      2)保持不变,比较使用1、2,压强不同,所以温度应相同,应为150℃,故答案为:150;
      1
      3
      1
      3

      B.增大压强,平衡向平衡向正反应方向移动,则CO的转化率增大,升高温度,平衡向逆反应方向移动,则CO的转化率减小,图象可为

      故答案为:

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