Question

【題目】甲醇是主要的化學(xué)工業(yè)基礎(chǔ)原料和清潔液體燃料．工業(yè)上可以用CO或CO2來(lái)生產(chǎn)燃料甲醇．已知甲醇制備的有關(guān)化學(xué)反應(yīng)以及在不同溫度下的化學(xué)反應(yīng)平衡常數(shù)如下表所示：

化學(xué)反應(yīng)及平衡常數(shù)		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(yīng)②的反應(yīng)熱△H20（填“＞”、“＜”或“=”）；
（2）某溫度下反應(yīng)①中H2的平衡轉(zhuǎn)化率（a）與體系總壓強(qiáng)（P）的關(guān)系如圖1所示．則平衡狀態(tài)由A變到B時(shí)，平衡常數(shù)K（A）K（B） （填“＞”、“＜”或“=”）；
（3）根據(jù)反應(yīng)①與②可推導(dǎo)出K1、K2與K3之間的關(guān)系，則K3=（用K1、K2表示）．500℃時(shí)測(cè)得反應(yīng)③在某時(shí)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(shí)v（正）v（逆） （填“＞”、“＜”或“=”）；
（4）在3L容積可變的密閉容器中發(fā)生反應(yīng)②，已知c（CO）與反應(yīng)時(shí)間t變化曲線(xiàn)Ⅰ如圖2所示，若在t0時(shí)刻分別改變一個(gè)條件，曲線(xiàn)Ⅰ變?yōu)榍�線(xiàn)Ⅱ和曲線(xiàn)Ⅲ．當(dāng)曲線(xiàn)Ⅰ變?yōu)榍�線(xiàn)Ⅱ時(shí)，改變的條件是；當(dāng)曲線(xiàn)Ⅰ變?yōu)榍�線(xiàn)Ⅲ時(shí)，改變的條件是；

（5）一定條件下甲醇與一氧化碳反應(yīng)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(yīng)平衡時(shí)，2c（Ba2+）=c（CH3COO﹣），用含a和b的代數(shù)式表示該混合溶液中乙酸的電離常數(shù)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(shù)據(jù)，反應(yīng)②平衡常數(shù)隨溫度升高增大，平衡正向進(jìn)行，正反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，所以答案是：＞；（2）依據(jù)平衡常數(shù)隨溫度變化，不隨壓強(qiáng)變化分析，圖象中平衡狀態(tài)由A變到B時(shí)，壓強(qiáng)改變，溫度不變，所以平衡常數(shù)不變，所以答案是：=；（3）反應(yīng)③3H2（g）+CO2（g）═CH3OH（g）+H2O（g）是氣體體積減小的反應(yīng)△S＜0，依據(jù)反應(yīng)①+②得到反應(yīng)③，所以平衡常數(shù)K3=K1×K2；計(jì)算不同溫度下反應(yīng)③的平衡常數(shù)，500°C時(shí)，K3=K1×K2=2.5×1.0=2.5，800°C時(shí)，K3=K1×K2=2.5×0.15=0.375，結(jié)合溫度變化分析，隨溫度升高，平衡常數(shù)減小，平衡逆向進(jìn)行，所以判斷反應(yīng)是放熱反應(yīng)，焓變△H＜0，在500℃、2L的密閉容器中，進(jìn)行反應(yīng)③，測(cè)得反應(yīng)③在某時(shí)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(yīng)正向進(jìn)行，V正＞V逆，
所以答案是：K1K2；＞；（4）圖象分析曲線(xiàn)Ⅰ變化為曲線(xiàn)Ⅱ是縮短反應(yīng)達(dá)到平衡的時(shí)間，最后達(dá)到相同平衡狀態(tài)，體積是可變得是恒壓容器，說(shuō)明改變的是加入了催化劑；當(dāng)曲線(xiàn)Ⅰ變?yōu)榍�線(xiàn)Ⅲ時(shí)一氧化碳物質(zhì)的量增大，反應(yīng)是氣體體積不變的反應(yīng)，可變?nèi)萜髦袣怏w體積和濃度成反比，氣體物質(zhì)的量不變，曲線(xiàn)Ⅰ，體積為3L，一氧化碳濃度為3mol/L，改變條件后為曲線(xiàn)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(zhì)為醋酸鋇和氫氧化鋇，反應(yīng)平衡時(shí)，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(shù)依據(jù)電離方程式寫(xiě)出K= = = ×10﹣7L/mol；
所以答案是： ×10﹣7L/mol．
【考點(diǎn)精析】本題主要考查了化學(xué)平衡常數(shù)的含義的相關(guān)知識(shí)點(diǎn)，需要掌握指在一定條件下的可逆反應(yīng)里，正反應(yīng)和逆反應(yīng)的速率相等，反應(yīng)混合物中各組分的濃度不變的狀態(tài)才能正確解答此題．