Question

能源短缺是人類社會面臨的重大問題．甲醇是一種可再生能源，具有廣泛的開發(fā)和應(yīng)用前景．
（1）工業(yè)上一般采用下列兩種反應(yīng)合成甲醇：
反應(yīng)Ⅰ：CO（g）+2H₂（g）═CH₃OH（g）△H₁
反應(yīng)Ⅱ：CO₂（g）+3H₂（g）═CH₃OH（g）+H₂O（g）△H₂
①上述反應(yīng)符合“原子經(jīng)濟”原則的是

 

（填“Ⅰ”或“Ⅱ”）；
②下表所列數(shù)據(jù)是反應(yīng)Ⅰ在不同溫度下的化學平衡常數(shù)（K）．

溫度	250℃	300℃	350℃
K	2.041	0.270	0.012

由表中數(shù)據(jù)判斷△H₁

 

0（填“＞”“=”或“＜”）；
③某溫度下，將2molCO和6molH₂充入2L的密閉容器中，充分反應(yīng)，達到平衡后，測得c（CO）=0.2mol?L^-1，則CO的轉(zhuǎn)化率為

 

，此時的溫度為

 

從上表中選擇）
（2）將CH₄轉(zhuǎn)化成CO，工業(yè)上常采用催化轉(zhuǎn)化技術(shù)，其反應(yīng)原理為：CH₄（g）+

3

2

O₂（g）?CO（g）+2H₂O（g）△H=-519kJ?mol^-1．工業(yè)上，為選擇合適的催化劑，分別對X、Y、Z三 種催化劑進行了如下實驗（其他條件相同）
①X在T₁℃時催化效率最高，能使正反應(yīng)速率加快約3×10⁵倍；
②Y在T₂℃時催化效率最高，能使正反應(yīng)速率加快約3×10⁵倍；
③Z在T₃℃時催化效率最高，能使逆反應(yīng)速率加快約1×10⁶倍；
已知：T₁＞T₂＞T₃，根據(jù)上述信息，你認為在生產(chǎn)中應(yīng)該選擇的適宜催化劑是

 

（填“X”、“Y”或“Z”）選擇的理由是

 

．

Answer 1

考點：化學平衡的影響因素,化學平衡的調(diào)控作用

專題：化學平衡專題

分析：（1）①“原子經(jīng)濟”是指在化學品合成過程中，所用的所有原材料盡可能多的轉(zhuǎn)化到最終產(chǎn)物中；
②依據(jù)平衡常數(shù)隨溫度變化分析溫度對平衡移動的影響，據(jù)此判斷；
③利用三段式計算各自組分物質(zhì)的量變化量、平衡時的物質(zhì)的量，依據(jù)轉(zhuǎn)化率概念計算CO的轉(zhuǎn)化率；根據(jù)濃度計算出平衡常數(shù)，再判斷溫度；
（2）該反應(yīng)正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，應(yīng)選擇催化活性高、速度快、反應(yīng)溫度較低．

解答： 解：（1）①“原子經(jīng)濟”是指在化學品合成過程中，所用的所有原材料盡可能多的轉(zhuǎn)化到最終產(chǎn)物中，分析反應(yīng)可知，反應(yīng)Ⅰ符合“原子經(jīng)濟”，
故答案為：Ⅰ；
②由表數(shù)據(jù)可知，溫度升高，平衡常數(shù)減小，說明平衡逆向進行，逆向是吸熱反應(yīng)，正向放熱反應(yīng)，即△H₁＜0，
故答案為：＜；
③按反應(yīng)Ⅰ充分反應(yīng)達到平衡后，測得c（CO）=0.2mol/L，物質(zhì)的量為0.4mol；
             CO （g）+2H₂ （g）?CH₃OH （g）
起始量（mol） 2       6            0
變化量（mol） 1.6    3.2         1.6
平衡量（mol） 0.4    2.8         1.6
CO的轉(zhuǎn)化率=

1.6mol

2mol

×100%=80%，
此時的平衡常數(shù)為：K=

1.6 2

0.4 2 ×( 2.8 2 )2

≈2.041，所以溫度為250℃，
故答案為：80%；250℃；
（2）該反應(yīng)正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，應(yīng)選擇催化活性高、速度快、反應(yīng)溫度較低，故選擇Z，
故答案為：Z；催化活性高、速度快、反應(yīng)溫度較低．

點評：本題考查了化學平衡的有關(guān)計算、化學平衡常數(shù)及應(yīng)用、工業(yè)生產(chǎn)中條件選擇等，難度中等，注意掌握平衡常數(shù)應(yīng)用．