甲醇合成反应为：CO（g）+2H 2 （g）⇌CH 3 OH（g）工业上用天然气为原料，分为两阶段制备甲醇：

甲醇合成反应为：CO（g）+2H 2（g）⇌CH 3OH（g）工业上用天然气为原料，分为两阶段制备甲醇：

（1）制备合成气：CH 4+H 2O（g）⇌CO+3H 2．为解决合成气中H 2过量而CO不足的问题，原料气中需添加CO 2：CO 2+H 2=CO+H 2O．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______．

（2）合成甲醇：①反应过程中物质能量变化如右图所示．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2molH 2通入容器中，分别恒温在300℃和500℃反应，每隔一定时间测得容器中甲醇的浓度如下：（表中数据单位：mol•L -1）

10min

20min

30min

40min

50min

60min

300℃

0.40

0.60

0.75

0.84

0.90

0.90

500℃

0.60

0.75

0.78

0.80

0.80

0.80

②300℃时反应开始10分钟内，H 2的平均反应速率为______．

③500℃时平衡常数K的数值为______．

④300℃时，将容器的容积压缩到原来的

1

2

，在其他条件不变的情况下，对平衡体系产生的影响是______（填字母）．

a．c（H 2）减小b．正反应速率加快，逆反应速率减慢

c．CH 3OH的物质的量增加d．重新平衡时c（H 2）/c（CH 3OH）减小．

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1个回答

（1）①CH 4+H 2O（g）⇌CO+3H 2，②CO 2+H 2=CO+H 2O，③CO（g）+2H 2（g）⇌CH 3OH（g），则①×3+②+③×4得3CH 4+CO 2+2H 2O=4CH 3OH，所以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3：1，

故答案为：3：1；

（2）①由图可知合成甲醇的反应热△H=（a-b）kJ/mol，则热化学反应方程式为CO（g）+2H 2（g）⇌CH 3OH（g）△H=-（b-a）kJ/mol，

故答案为：CO（g）+2H 2（g）⇌CH 3OH（g）△H=-（b-a）kJ/mol；

②300℃时反应开始10分钟内，甲醇浓度为0.4mol/L，其反应速率为

0.4mol/L

10min =0.04mol/（L•min），由速率之比等于化学计量数之比可知氢气的反应速率为0.04mol/（L•min）×2=0.08mol/（L•min），故答案为：0.08mol/（L•min）；

③500℃时，CO（g）+2H 2（g）⇌CH 3OH（g）

开始（mol/L）1 2 0

转化 0.8 1.6 0.8

平衡 0.2 0.40.8

K=

0.8

0.2×(0.4 ) 2 =25，故答案为：25；

④300℃时，将容器的容积压缩到原来的

1

2 ，压强增大，平衡正向移动，

a．体积缩小，c（H 2）增大，故a错误；

b．压强增大，正反应速率加快，逆反应速率也加快，故b错误；

c．平衡正向移动，则CH 3OH的物质的量增加，故c正确；

d．平衡正向移动，氢气的物质的量减少，甲醇的物质的量增加，则重新平衡时c（H 2）/c（CH 3OH）减小，故d正确；

故答案为：c、d．

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