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简答题 （16分）甲醇合成反应为：CO(g)+2H2(g) 
CH3OH（g）。工业上用天然气为原料，分为两阶段：
Ⅰ、制备合成气：
用天然气和水制取原料气的方程式为： 。
原料气中常添加CO2以解决合成气中H2过量CO不足问题，请用方程式解释原因 。为了使合成气配比最佳，理论上原料气中甲烷与二氧化碳体积比为_________。
Ⅱ、合成甲醇：
（1）反应过程中物质能量变化如图所示。写出合成甲醇的热化学方程式____。
实验室在1L密闭容器中进行模拟合成实验。将1molCO和2molH2通入容器中，分别恒温在3000C和5000C反应，每隔一定时间测得来源:91考试网 91EXAm.org容器中甲醇的浓度如下：
| 10min
| 20min
| 30min
| 40min
| 50min
| 60min
|
3000C
| 0.40
| 0.60
| 0.75
| 0.84
| 0.90
| 0.90
|
5000C
| 0.60
| 0.75
| 0.78
| 0.80
| 0.80
| 0.80
|
（2）在3000C反应开始10分钟内，H2的平均反应速率_____________。
（3）5000C平衡常数K=___________。
（4）在另一体积不变的容器中，充入1.2molCO和2.0molH2，一定条件下达到平衡，测得容器内压强为起始的一半。计算该条件下H2转化率为 。
简答题 （16分）甲醇合成反应为：CO(g)+2H2(g) CH3OH（g）。工业上用天然气为原料，分为两阶段：
Ⅰ、制备合成气：
用天然气和水制取原料气的方程式为： 。
原料气中常添加CO2以解决合成气中H2过量CO不足问题，请用方程式解释原因 。为了使合成气配比最佳，理论上原料气中甲烷与二氧化碳体积比为_________。
Ⅱ、合成甲醇：
（1）反应过程中物质能量变化如图所示。写出合成甲醇的热化学方程式____。
实验室在1L密闭容器中进行模拟合成实验。将1molCO和2molH2通入容器中，分别恒温在3000C和5000C反应，每隔一定时间测得容器中甲醇的浓度如下：
| 10min
| 20min
| 30min
| 40min
| 50min
| 60min
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3000C
| 0.40
| 0.60
| 0.75
| 0.84
| 0.90
| 0.90
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5000C
| 0.60
| 0.75
| 0.78
| 0.80
| 0.80
| 0.80
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（2）在3000C反应开始10分钟内，H2的平均反应速率_____________。
（3）5000C平衡常数K=___________。
（4）在另一体积不变的容器中，充入1.2molCO和2.0molH2，一定条件下达到平衡，测得容器内压强为起始的一半。计算该条件下H2转化率为 。
本题答案：Ⅰ、CH4+H2O(g)  <img onload='if(this.width>600)makesmallpic(this,600,1800);' src=)
CO+3H2。由于在一定条件下CO2能与氢气反应生成CO和水，即CO2+H2
CO+H2O，所以原料气中常添加CO2以解决合成气中H2过量CO不足问题。CO和氢气按照1：2混合时恰好反应生成甲醇，为了使合成气配比最佳，可设甲烷的物质的量是x，CO2是y。甲烷产生的CO和氢气分别是x和3x，CO2消耗的氢气和产生的CO均是y，则有
，解得x：y＝3：1。
Ⅱ、合成甲醇：
（1）反应过程中物质能量变化如图所示，根据图像可知反应放出的能量是bkJ—akJ，则合成甲醇的热化学方程式为CO(g)＋2H2(g) CH3OH(g) ΔH=—(b-a)kJ/mol。
（2）在3000C反应开始10分钟内生成甲醇的物质的量浓度是0.4mol/L，则根据方程式CO(g)+2H2(g) CH3OH（g）可知消耗氢气的浓度是0.8mol/L，所以H2的平均反应速率＝0.8mol/L÷10min＝0.080mol/(L·min)。
（3）5000C时反应进行到40min时达到平衡状态，产生甲醇是0.8mol/L，则消耗CO和氢气的浓度分别是0.8mol/L和1.6mo/L，则平衡时CO和氢气的浓度分别是0.2mol/L和0.4mol/L。根据化学平衡常数是在一定条件下，当可逆反应达到平衡状态时，生成物浓度的幂之积和反应物浓度的幂之积的比值可知500℃时平衡常数K=
。
（4） CO(g)+2H2(g) CH3OH（g）
起始量（mol） 1.2 2 0
转化量（mol） x 2x x
平衡量（mol）1.2-x&#来源:91考试网 91Exam.org160; 2—2x x
所以根据平衡时容器内压强为起始的一半可知
解得x＝0.8mol
因此氢气的转化率是
考点：考查可逆反应平衡状态的有关计算
本题所属考点：【热化学方程式】
本题难易程度：【困难】
The man who gets angry suffers more than the person who is the object of his wrath. 发脾气的人比对方受罪。 
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