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:

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  • (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.