Question

【題目】甲醇是主要的化學工業基礎原料和清潔液體燃料．工業上可以用CO或CO2來生產燃料甲醇．已知甲醇制備的有關化學反應以及在不同溫度下的化學反應平衡常數如下表所示：

化學反應及平衡常數		溫度/℃
		500	800
①2H2（g）+CO（g）CH3OH（g）△H1	K1	2.5	0.15
②H2（g）+CO2（g）CO（g）+H2O（g）△H2	K2	1.0	2.50
③3H2（g）+CO2（g）CH3OH（g）+H2O（g）△H3	K3

（1）反應②的反應熱△H20（填“＞”、“＜”或“=”）；
（2）某溫度下反應①中H2的平衡轉化率（a）與體系總壓強（P）的關系如圖1所示．則平衡狀態由A變到B時，平衡常數K（A）K（B） （填“＞”、“＜”或“=”）；
（3）根據反應①與②可推導出K1、K2與K3之間的關系，則K3=（用K1、K2表示）．500℃時測得反應③在某時刻H2（g）、CO2（g）、CH3OH（g）、H2O（g）的濃度（mol/L）分別為0.8、0.1、0.3、0.15，則此時v（正）v（逆） （填“＞”、“＜”或“=”）；
（4）在3L容積可變的密閉容器中發生反應②，已知c（CO）與反應時間t變化曲線Ⅰ如圖2所示，若在t0時刻分別改變一個條件，曲線Ⅰ變為曲線Ⅱ和曲線Ⅲ．當曲線Ⅰ變為曲線Ⅱ時，改變的條件是；當曲線Ⅰ變為曲線Ⅲ時，改變的條件是；

（5）一定條件下甲醇與一氧化碳反應可以合成乙酸．通常狀況下，將amol/L的乙酸與bmol/LBa（OH）2溶液等體積混合，反應平衡時，2c（Ba2+）=c（CH3COO﹣），用含a和b的代數式表示該混合溶液中乙酸的電離常數為 ．

Answer 1

【答案】
（1）＞
（2）=
（3）K1?K2；＞
（4）加入催化劑；將容器的體積快速壓縮至2L
（5） ×10﹣7L/mol
【解析】解：（1）分析圖表數據，反應②平衡常數隨溫度升高增大，平衡正向進行，正反應是吸熱反應，所以答案是：＞；（2）依據平衡常數隨溫度變化，不隨壓強變化分析，圖象中平衡狀態由A變到B時，壓強改變，溫度不變，所以平衡常數不變，所以答案是：=；（3）反應③3H2（g）+CO2（g）═CH3OH（g）+H2O（g）是氣體體積減小的反應△S＜0，依據反應①+②得到反應③，所以平衡常數K3=K1×K2；計算不同溫度下反應③的平衡常數，500°C時，K3=K1×K2=2.5×1.0=2.5，800°C時，K3=K1×K2=2.5×0.15=0.375，結合溫度變化分析，隨溫度升高，平衡常數減小，平衡逆向進行，所以判斷反應是放熱反應，焓變△H＜0，在500℃、2L的密閉容器中，進行反應③，測得反應③在某時刻，H2（g）、CO2（g）、CH3OH（g）、H2O （g）的濃度（mol/L）分別為0.8、0.1、0.3、0.15，Q= =0.87＜K=2.5，反應正向進行，V正＞V逆，
所以答案是：K1K2；＞；（4）圖象分析曲線Ⅰ變化為曲線Ⅱ是縮短反應達到平衡的時間，最后達到相同平衡狀態，體積是可變得是恒壓容器，說明改變的是加入了催化劑；當曲線Ⅰ變為曲線Ⅲ時一氧化碳物質的量增大，反應是氣體體積不變的反應，可變容器中氣體體積和濃度成反比，氣體物質的量不變，曲線Ⅰ，體積為3L，一氧化碳濃度為3mol/L，改變條件后為曲線Ⅱ，一氧化碳濃度為4.5mol/L，則體積壓縮體積為：3：V=4.5：3，V=2L，所以將容器的體積快速壓縮至2L符合；
所以答案是：加入催化劑；將容器的體積快速壓縮至2L；（5）通常狀況下，將a mol/L的醋酸與b mol/L Ba（OH）2溶液等體積混合，溶液中溶質為醋酸鋇和氫氧化鋇，反應平衡時，2c（Ba2+）=c（CH3COO﹣）=bmol/L，溶液中c（H+）=c（OH﹣）=10﹣7mol/L，溶液呈中性，醋酸電離平衡常數依據電離方程式寫出K= = = ×10﹣7L/mol；
所以答案是： ×10﹣7L/mol．
【考點精析】本題主要考查了化學平衡常數的含義的相關知識點，需要掌握指在一定條件下的可逆反應里，正反應和逆反應的速率相等，反應混合物中各組分的濃度不變的狀態才能正確解答此題．