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.

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  • 解题思路:(1)100℃时达到平衡时甲烷的转化率为0.5,则甲烷参加反应的物质的量=1.0mol×0.5=0.5mol,v(CH4)=

    0.5mol

    100L

    5min

    =1×10-3mol/(L.min),同一温度下同一可逆反应中,不同物质的反应速率之比等于其计量数之比,据此计算氢气反应速率;

    降低温度,正逆反应速率都减小;

    (2)相同温度下,增大压强,平衡向气体体积减小的方向移动,根据甲烷转化率大小确定压强大小;

    (3)若容器容积不变,要增加甲醇产率,应该使平衡向正反应方向移动;

    (4)为了寻找合成甲醇的温度和压强的适宜条件,只能改变一个条件且其它条件都相同才能作出判断.

    (1)100℃时达到平衡时甲烷的转化率为0.5,则甲烷参加反应的物质的量=1.0mol×0.5=0.5mol,v(CH4)=

    0.5mol

    100L

    5min=1×10-3mol/(L.min),同一温度下同一可逆反应中,不同物质的反应速率之比等于其计量数之比,所以v(H2)=3v(CH4)=3×10-3mol/(L.min);

    降低温度,正逆反应速率都减小,

    故答案为:3×10-3mol/(L.min);减小;

    (2)相同温度下,增大压强,平衡向气体体积减小的方向移动,甲烷的转化率减小,所以P1<P2

    故答案为:<;相同温度下,压强越小,有利于平衡右移,甲烷的转化率越大;

    (3)(A)该反应的正反应是放热反应,升高温度,平衡向逆反应方向移动,所以不能增大甲醇的产率,故A错误;

    (B)将CH3OH(g)从体系中分离,平衡向正反应方向移动,所以能增大甲醇的产率,故B正确;

    (C)充入He,使体系总压强增大,但反应物、生成物浓度不变,平衡不移动,所以不能增大甲醇产率,故C错误;

    (D)再充入1molCO和3molH2,反应物的浓度增大,反应正向移动,甲醇的产率增大,故D正确;

    故选BD;

    (4)为了寻找合成甲醇的温度和压强的适宜条件,只能改变一个条件且其它条件都相同才能作出判断,

    ,i和ii中压强不同,则其温度和n(CO)/n(H2)必须相等;

    ii和iii中压强相等,则必须是温度不等、n(CO)/n(H2)相等,

    故答案为:

    实验编号(℃)n (CO)/n(H2)P(MPa)

    ⅰ150[1/3]0.1

    ⅱ150[1/3]5

    ⅲ350[1/3]5.

    点评:

    本题考点: 转化率随温度、压强的变化曲线;化学平衡的影响因素.

    考点点评: 本题考查温度、压强对化学平衡的影响,侧重考查学生分析问题、解答问题能力,易错选项是(3)C,压强增大不一定改变平衡移动,要根据是否影响反应物或生成物浓度来确定平衡是否移动,为易错点.