Question

【題目】甲醇是重要的化學工業基礎原料和液體燃料。工業上可利用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	平衡常數	溫度（℃）
		500	800
①2H2(g)+CO(g)CH3OH(g)	K1	2.5	0.15
②H2(g)+CO2(g)H2O (g)+CO(g)	K2	1.0	2.50
③3H2(g)+ CO2(g)CH3OH(g)+H2O (g)	K3

（1）反應②是_________（填“吸熱”或“放熱”）反應。

（2）某溫度下反應①中H2的平衡轉化率（a）與體系總壓強(P)的關系如下圖1所示。則平衡狀態由A變到B時，平衡常數K(A)_____K(B)（填“＞”、“＜”或“＝”）。

圖 1 圖2

（3）判斷反應③△H____0； △S____0（填“>”“=”或“<”）在500℃、2L的密閉容器中，進行反應③，測得某時刻H2、CO2、 CH3OH、H2O的物質的量分別為6mol、2 mol、10 mol、10 mol， 此時v(正)___v(逆)（填“>”“=”或“<”）

（4）一定溫度下，在3 L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如上圖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．常溫條件下，將amol/L的CH3COOH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醋酸的電離常數為________．

Answer 1

【答案】吸熱 = < < > 加入催化劑 將容器的體積壓縮至2L

【解析】

（1）隨溫度升高，反應②的平衡常數增大，說明升高溫度平衡正向移動。

（2）平衡常數只與溫度有關；

（3）反應①+反應②=反應③，所以K3= K1×K2；分別計算出反應③在500℃、800℃的平衡常數，根據平衡常數判斷反應③的焓變；根據Q與K的關系判斷反應進行方向。

（4）曲線Ⅰ變為曲線Ⅱ時，縮短達到平衡的時間，但平衡沒移動；當曲線Ⅰ變為曲線Ⅲ時，CO的濃度突然變為原來的1.5倍，縮短達到平衡的時間，但平衡沒移動；

（5）醋酸的電離常數，根據電荷守恒、物料守恒計算c（CH3COO-）、c（CH3COOH）；根據電荷守恒，可判斷此時溶液呈中性。

（1）隨溫度升高，反應②的平衡常數增大，說明升高溫度平衡正向移動，所以正反應吸熱。

（2）平衡常數只與溫度有關，某溫度下反應①，平衡常數不變，所以K(A)=K(B)；

（2）K3= K1×K2；在500℃時K3=2.5，800℃時K3=0.375，隨溫度升高，反應③的平衡常數減小，說明升高溫度平衡逆向移動，所以正反應放熱，△H<0；3H2(g)+ CO2(g)CH3OH(g)+H2O (g)正方向氣體物質的量減小，△S<0；在500℃、2L的密閉容器中，進行反應③，測得某時刻H2、CO2、 CH3OH、H2O的物質的量分別為6mol、2 mol、10 mol、10 mol， 0.93<2.5，此時反應正向進行，v(正)>v(逆)。

（4）反應②前后氣體系數和不變，曲線Ⅰ變為曲線Ⅱ時，縮短達到平衡的時間，但平衡沒移動，所以改變的條件是加入了催化劑；當曲線Ⅰ變為曲線Ⅲ時，CO的濃度突然變為原來的1.5倍，縮短達到平衡的時間，但平衡沒移動，改變的條件是將容器的體積壓縮至2L；

（5）常溫條件下，將amol/L的CH3COOH與bmol/LBa（OH）2溶液等體積混合， 2c（Ba2+）=c（CH3COO-）=bmol/L，根據電荷守恒2c（Ba2+）+ c（H+）=c（CH3COO-）+ c（OH-），可知c（H+）= c（OH-）=，根據物料守恒c（CH3COO-）+c（CH3COOH）= mol/L，c（CH3COOH）= ，醋酸的電離常數= =。