甲醇是一种很好的燃料,工业上用CH4和H2O为原料,通过反应Ⅰ和Ⅱ来制备甲醇。(1)将1.0 mol CH4和2.0 mol H2O(g)通入反应室(容积为10

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甲醇是一种很好的燃料,工业上用CH₄和H₂O为原料,通过反应Ⅰ和Ⅱ来制备甲醇。
(1)将1.0 mol CH₄和2.0 mol H₂O(g)通入反应室(容积为100 L),在一定条件下发生反应:CH₄(g)+H₂O(g)CO(g)+3H₂(g)……Ⅰ。CH₄的转化率与温度、压强的关系如下图。

①已知100 ℃压强为p₁时达到平衡所需的时间为5 min,则用H₂表示的平均反应速率为　　　　。 
②图中的p₁　　　　p₂(填“<”“>”或“="”),100" ℃压强为p₂时平衡常数为　　　　。 
③该反应的ΔH　　　　0(填“<”“>”或“=”)。 
(2)在一定条件下,将a mol CO与3amol H₂的混合气体在催化剂作用下能自发反应生成甲醇: CO(g)+2H₂(g)CH₃OH(g)　ΔH<0 ……Ⅱ
①若容器容积不变,下列措施可增加甲醇产率的是(　　)
A.升高温度
B.将CH₃OH(g)从体系中分离
C.充入He,使体系总压强增大
D.再充入1 mol CO和3 mol H₂
②为了寻找合成甲醇的温度和压强的适宜条件,某同学设计了三组实验,部分实验条件已经填在下面实验表格中。
A.下表中剩余的实验条件数据:a=　　　　;b=。 
B.根据反应Ⅱ的特点,下图是在压强分别为0.1 MPa和5 MPa下CO的转化率随温度变化的曲线图,请指明图中的压强p_x=　　　　MPa。 

实验编号	T/℃	n(CO)/n(H2)	p/MPa
1	150	1/3	0.1
2	a	1/3	5
3	350	b	5

 

答案

(1)①0.003 0 mol·L^-1·min^-1　②<　2.25×10^-4　③>
(2)①BD　②150　　0.1

解析

(1)①v(H₂)=3v(CH₄)=×3="0.003" 0 mol·L^-1·min^-1;②依据反应式可知增大压强平衡左移,转化率减小,所以p₁<p₂;用“三部曲”可求出在100 ℃压强为p₁时平衡时各物质的浓度分别为c(CH₄)="0.005" mol·L^-1、c(H₂O)="0.015" mol·L^-1、c(CO)="0.005" mol·L^-1、c(H₂)="0.015" mol·L^-1,K==2.25×10^-4;(2)①C选项相当于减压、D选项相当于加压;②设计实验应该只有一个变量,实验1、2压强不同,温度相同;实验2、3温度不同,其他相同;压强越大转化率越高,p_x的压强小。