Question

二甲醚（CH₃OCH₃）和甲醇（CH₃OH）被称为21世纪的新型燃料．以CH₄和H₂O为原料制备二甲醚和甲醇的工业流程如图1：

请填空：
（1）在一定条件下，反应室1中发生反应：
CH₄（g）+H₂O（g）?CO（g）+3H₂（g）△H＞0．
在其它条件不变的情况下降低温度，逆反应速率将

减小

 （填“增大”、“减小”或“不变”）．将1.0molCH₄和2.0molH₂O通入反应室1（假设容积为10L），1min末有0.1molCO生成，则1min内反应的平均速率v（H₂）=

0.03

mol?L^-1?min^-1．
（2）在压强为0.1MPa条件下，反应室3（容积为2L）中0.2molCO与0.4molH₂在催化剂作用下反应生成甲醇：CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g），CO的平衡转化率与温度、压强的关系如图二所示，则：
①P₁

＜

P₂ （填“＜”、“＞”或“=”）．
②在P₁压强下，100℃时，反应CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）的平衡常数K的值为

100

若温度不变，再加入1.0molCO后重新达到平衡，则CO的转化率

减小

（填“增大”、“不变”或“减小”）
③在其它条件不变的情况下，反应室3再增加0.2molCO与0.4molH₂，达到新平衡时，CO的转化率

增大

（填“增大”、“不变”或“减小”）

Answer 1

分析：（1）降低温度正、逆反应速率都降低；
根据方程式计算生成的氢气的物质的量，进而计算氢气的浓度变化，根据v=

△c

△t

计算v（H₂）；
（2）①由图2可知，温度相同时，在压强为P₂时平衡时CO的转化率高，由反应CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）可知压强越大，越有利于平衡向正反应进行；
②由图2可知，在P₁压强下，100℃时，CO的转化率为0.5，据此计算CO的浓度变化量，根据三段式计算平衡时各组分的平衡浓度，代入平衡常数表达式k=

c(CH3OH)

c(CO)?c2(H2)

计算；
若温度不变，再加入1.0molCO，平衡向正反应移动，重新达到平衡，氢气的转化率增大，CO的转化率减小；
③在其它条件不变的情况下，反应室3再增加0.2molCO与0.4molH₂，等效为增大压强，平衡向正反应移动，CO转化率增大．

解答：解：（1）降低温度逆反应速率减小；
1min末有0.1molCO生成，根据方程式CH₄（g）+H₂O（g）?CO（g）+3H₂（g）可知，生成的氢气为0.1mol×3=0.3mol，容器的体积为10L，
则1min内用氢气表示的平均速率v（H₂）=

0.3mol 10L

1min

=0.03mol/（L?min）；
故答案为：减小；0.03；
（2）①由图2可知，温度相同时，在压强为P₂时平衡时CO的转化率高，由反应CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）可知压强越大，越有利于平衡向正反应进行，故压强P₁＜P₂；
故答案为：＜；
②CO的起始浓度为

0.2mol

2L

=0.1mol/L，H₂的起始浓度为

0.4mol

2L

=0.2mol/L，由图2可知，在P₁压强下，100℃时，CO的转化率为0.5，CO的浓度变化量为0.1mol/L×0.5=0.05mol/L，则：
                 CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）
开始（mol/L）：0.1       0.2       0
变化（mol/L）：0.05      0.1       0.05
平衡（mol/L）：0.05      0.1       0.05
所以平衡常数k=

c(CH3OH)

c(CO)?c2(H2)

=

0.05

0.05×0．12

=100
若温度不变，再加入1.0molCO，平衡向正反应移动，重新达到平衡，CO的转化率减小，故答案为：100；减小；
③在其它条件不变的情况下，反应室3再增加0.2molCO与0.4molH₂，等效为增大压强，平衡向正反应移动，CO转化率增大，故答案为：增大．

点评：本题考查化学反应速率、影响平衡的因素、化学平衡常数、化学平衡图象等，难度中等，（2）中③可以利用平衡常数理解，假定转化率相同，计算浓度商与平衡常数比较判断．