Question

水煤氣法制甲醇工藝流程框圖如圖：

（1）制水煤氣的化學(xué)反應(yīng)為：C（s）+H₂O（g）CO（g）+H₂（g），△H＞0
①此反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)表達(dá)式為

 

；
②下列能增大碳的轉(zhuǎn)化率的措施是

 

；
A．加入C（s）     B．加入H₂O（g）     C．升高溫度     D．增大壓強(qiáng)
（2）合成氣經(jīng)壓縮升溫后進(jìn)入甲醇合成塔，在催化劑作用下，進(jìn)行甲醇合成，主要反應(yīng)如下：2H₂（g）+CO（g） CH₃OH（g）；△H=-90.8kJ?mol^-1，T₄℃下此反應(yīng)的平衡常數(shù)為160．此溫度下，在密閉容器中加入CO、H₂，反應(yīng)到某時(shí)刻測(cè)得各組分的濃度如下：

物質(zhì)	H2	CO	CH3OH
濃度/mol?L-1	0.2	0.1	0.4

①比較此時(shí)正、逆反應(yīng)速率的大小：v_正

 

v_逆 （填“＞”、“＜”或“=”）．
②若加入CO、H₂后，在T₅℃反應(yīng)10min達(dá)到平衡，c（H₂）=0.4mol?L^-1，則該時(shí)間內(nèi)反應(yīng)速率v（CH₃OH）=

 

mol^-1?（Lmin）^-1．
（3）生產(chǎn)過程中，合成氣要進(jìn)行循環(huán)，其目的是

 

．

Answer 1

考點(diǎn)：化學(xué)平衡的影響因素,化學(xué)平衡的調(diào)控作用

專題：化學(xué)平衡專題

分析：（1）①根據(jù)平衡常數(shù)等于生成物濃度的冪次方之積比上反應(yīng)物濃度的冪次方之積；
②根據(jù)平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，增大碳的轉(zhuǎn)化率；
（2）①計(jì)算此時(shí)的濃度商Qc，與平衡常數(shù)比較，判斷反應(yīng)進(jìn)行的方向，據(jù)此解答；
②根據(jù)氫氣的濃度計(jì)算甲醇的濃度變化量，再根據(jù)v=

△c

△t

計(jì)算v（H₂）；
③合成氣進(jìn)行循環(huán)，可以提高原料利用率．

解答： 解：（1）①此反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)表達(dá)式為，K=

c(CO)c(H2)

c(H2O)

；故答案為：

c(CO)c(H2)

c(H2O)

；
②平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，增大碳的轉(zhuǎn)化率，所以A、加入C（s）平衡不移動(dòng)，B、加入H₂O（g），C、升高溫度，平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，碳的轉(zhuǎn)化率增大，D、增大壓強(qiáng)，平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)；故選：BC； 
（2）①由表中數(shù)據(jù)可知，10min時(shí)氫氣的濃度為0.2mol/L、CO的濃度為0.1mol/L、甲醇的濃度為0.4mol/L，則此時(shí)的濃度商Qc=

0.4

0.2 2×0.1

=100，小于平衡常數(shù)160，故反應(yīng)向正反應(yīng)方向進(jìn)行，故V_正＞V_逆，故答案為：＞；
②由表中數(shù)據(jù)可知，c（H₂）=0.4mol?L^-1，l0min內(nèi)甲醇的濃度變化量為0.3mol/L，故v（CH₃OH）=

0.3mol/L

10min

=0.03mol/（L?min），
故答案為：0.03；
③生產(chǎn)過程中，合成氣要進(jìn)行循環(huán)，這樣可以提高原料利用率，故答案為：提高原料利用率（或提高產(chǎn)量、產(chǎn)率亦可）．

點(diǎn)評(píng)：本題考查化學(xué)平衡常數(shù)、化學(xué)平衡影響因素、反應(yīng)速率計(jì)算等，難度中等，注意理解掌握平衡常數(shù)的用途．