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)的關系如圖所示。則平衡狀態由A變到B時，平衡常數K(A) K(B)（填“＞”、“＜”或“＝”）。

（3）判斷反應③△H______0； △S______0（填“>”“=”或“<”）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）。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如圖所示，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）甲醇燃料電池通常采用鉑電極，其工作原理如圖所示，負極的電極反應為：______________________。

（6）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0．2 mol/L的醋酸與0.1 mol/LBa(OH)2溶液等體積混合，則混合溶液中離子濃度由大到小的順序為_________________________________。

Answer 1

【答案】吸熱 < < K1·K2 > 加入催化劑 將容器的體積快速壓縮至2L CH3OH - 6e-+ H2O = CO2 + 6H+ c(CH3COO-)>c(Ba2+)>c(OH-)>c(H+)

【解析】

（1）根據題給數據知，反應②的平衡常數K2隨溫度的升高而增大，故反應②是吸熱反應；

（2）化學平衡常數的影響因素為溫度，根據題給信息知，A點和B點的溫度相同，則平衡狀態由A變到B時，平衡常數K(A)=K(B)；

（3）根據題給反應知，反應①+反應②=反應③，根據三個反應的平衡常數表達式分析，K3= K1·K2；則500℃時K3=2.5，800℃K3=0.375，則反應③△H＜0；又反應③為氣體物質的量減小的反應，則 △S＜0；根據題給數據計算濃度商Q=25/27＜K3=2.5，故反應③正向進行，此時v(正)＞v(逆)；

（4）根據題給圖像知，當曲線Ⅰ變為曲線Ⅱ時，一氧化碳的平衡濃度未發生變化，只是縮短了達平衡的時間，故改變的條件是加入催化劑；當曲線Ⅰ變為曲線Ⅲ時，達平衡的時間縮短，一氧化碳的平衡濃度增大為原來的1.5倍，改變的條件是將容器的體積快速壓縮至2L；

（5）根據題給裝置圖知，該電池為酸性甲醇燃料電池，負極的電極反應為：CH3OH - 6e-+ H2O = CO2 + 6H+；

（6）通常狀況下，將0．2 mol/L的醋酸與0．1 mol/LBa(OH)2溶液等體積混合，二者恰好完全反應，所得溶液為醋酸鋇溶液，為強堿弱酸鹽水解呈堿性，則混合溶液中離子濃度由大到小的順序為c(CH3COO-)>c(Ba2+)>c(OH-)>c(H+)。