Question

甲醇既是重要的化工原料，又可称为燃料。利用合成气(主要成分为CO、CO₂和H₂)在催化剂的作用下合成甲醇，发生的主反应如下：

①CO(g)＋2H₂(g) CH₃OH(g) ΔH₁=－99 kJ·mol^－1

②CO₂(g)＋3H₂(g) CH₃OH(g)＋H₂O(g) ΔH₂=—58 kJ·mol^－1

③CO₂(g)＋H₂(g) CO(g)＋H₂O(g) ΔH₃=＋41 kJ·mol^－1

回答下列问题：

（1）反应①的化学平衡常数K的表达式为               。下图中能正确反映该反应平衡常数K随温度变化关系的曲线为            (填“a”或“b”)，其判断理由是               。

（2）合成气的组成时，体系中的CO平衡转化率(a)随温度升高而减小，分析其主要原因有：反应①为放热反应，平衡向左移动，使得体系中CO的量增大；还有             。

（3）若在一定条件下，容积恒定为VL的反应室中充入amolCO与2amolH₂，在催化剂作用下仅发生反应①，下列措施一定使c(CH₃OH)/c(CO)增大的是           （填字母）。

A．升高温度             B．充入Ar(g)使体系的总压增大

C．恒温恒容再充入H₂     D．恒温恒容再充入a mol CO和2a mol H₂

Answer

（12分）

（1）K=；a；反应①为放热反应，平衡常数应随温度升高变小；

（2）反应③为吸热反应，平衡向右移动，产生CO的量增大；

（3）CD

【解析】

试题分析：（1）反应①CO（g）+2H2（g）CH3OH（g）的平衡常数表达式K=；反应①正反应为放热反应，升高温度，平衡向逆反应方向移动，平衡常数减小，曲线a正确反映平衡常数K随温度变化关系，故答案为：K=；a；反应①正反应为放热反应，平衡常数随温度升高而减小；

（2）由图可知，压强一定时，随温度的升高，CO的转化率减小，反应①正反应为放热反应，升高温度，平衡向逆反应方向移动，平衡体系中CO的量增大，反应③为吸热反应，升高温度，平衡向正反应方向移动，又使平衡体系中CO的量增大，总结果，随温度升高，CO的转化率减小；故答案为：反应③为吸热反应，升高温度，平衡向正反应方向移动，使平衡体系中CO的量增大；

（3）A、根据CO(g)＋2H2(g) CH3OH(g)，ΔH1=－99 kJ·mol－1，正反应是放热反应，升高温度，平衡向逆反应方向移动，c(CH3OH)/c(CO)减小，故A错误；B、充入Ar(g)使体系的总压增大，但各反应组分浓度不变，平衡不移动，c(CH3OH)/c(CO)不变，故B错误；C、恒温恒容再充入H2，平衡正向移动，c(CH3OH)/c(CO)增大，故C正确；D、恒温恒容再充入a mol CO和2a mol H2，相当于增大压强，平衡正向移动，c(CH3OH)/c(CO)增大，故D正确；故选CD。

考点：考查了平衡常数及其影响因素、化学平衡的影响因素、化学平衡图象综合应用的相关知识。