Question

工业上一般以CO和H₂为原料在密闭容器中合成甲醇：CO(g)+2H₂(g)CH₃OH(g)，如图是该反应在不同温度下CO的转化率随时间变化的曲线。

（1）T₁和T₂温度下的平衡常数大小关系是K₁________K₂(填“＞”、“＜”或“=”)。

（2）由CO合成甲醇时，CO在250℃、300℃、350℃下达到平衡时转化率与压强的关系曲线如下图所示，则曲线c所表示的温度为_________℃。实际生产条件控制在250℃、1.3×10⁴kPa左右，选择此压强的理由是_________________。

（3）以下有关该反应的说法正确的是_____________(填序号)。

A．恒温、恒容条件下，若容器内的压强不发生变化，则可逆反应达到平衡

B．一定条件下，H₂的消耗速率是CO的消耗速率的2倍时，可逆反应达到平衡

C．使用合适的催化剂能缩短达到平衡的时间并提高CH₃OH的产率

D．某温度下，将2molCO和6molH₂充入2L固定容积的密闭容器中，充分反应，达到平衡后测得c(CO)=0.2mol·L^-1，则CO的转化率为80%

（4）一定温度下，向2L的固定体积的密闭容器中加入1molCH₃OH(g)，发生反应：CH₃OH(g)CO(g)+2H₂(g)，H₂的物质的量随时间变化的曲线如图所示。

该温度下，反应CO(g)+2H₂(g)CH₃OH(g)的平衡常数K=_____________。相同温度下，若开始时加入CH₃OH(g)的物质的量是原来的2倍，则____________(填序号)是原来的2倍。

A．CH₃OH的平衡浓度     B．达到平衡的时间     C．平衡时气体的密度

Answer

（1）＞（2）350 1.3×104 kPa下CO的转化率已经很高，如果增大压强，CO的转化率提高不大，而生产成本增加很多，得不偿失（3）AD（4） 4 C

【解析】

试题分析：（1）因T2温度下最先达到平衡，T2温度大于T1，可见低温下反应物的转化率高，说明此反应为放热反应，升温平衡逆向移动，故平衡常数大小关系是K1＞K2；（2）恒压条件下，温度越高反应物的转化率越低，曲线c所表示的温度为350℃。实际生产条件控制在250℃、1.3×104kPa左右，选择此压强的理由是1.3×104 kPa 下CO 的转化率已经很高，如果增大压强，CO 的转化率提高不大，而生产成本增加很多，得不偿失；（3） A．恒温、恒容条件下，因反应物与生成物的系数和不等，若容器内的压强不发生变化，则可逆反应达到平衡，故A正确；B．反应进行时，H2的消耗速率始终是CO的消耗速率的2倍，故B错误；C．使用合适的催化剂能缩短达到平衡的时间，但不改变平衡的移动，对CH3OH的产率没有影响，故C错误；D．达到平衡后测得c(CO)=0.2mol·L-1，剩余CO为0.4mol，变化CO为1.6mol，则CO的转化率为80%，故D正确，答案为AD；（4）平衡时H2为1mol，则CO为0.5mol，CH3OH为0.5mol，对应的平衡浓度依次为0.5mol/L，0.25mol/L，0.25mol/L，此时平衡常数K=c2(H2)c(CO)/c(CH3OH)=0.25，该温度下，反应CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)的平衡常数K=1/0.25=4；恒容条件下，若起始时CH3OH(g)的物质的量是原来的2倍，平衡时A．CH3OH的平衡浓度比原来的2倍大，故A错误；B．因速率增大，达到平衡的时间比2倍要小，故B错误；C．根据质量守恒，平衡时气体的密度是原来的2倍，故C正确，答案为C。

考点：考查化学平衡的分析，涉及平衡常数的计算、影响反应速率的因素等。