Question

【題目】目前工業(yè)上可利用CO或CO2來(lái)生產(chǎn)燃料甲醇，某研究小組對(duì)下列有關(guān)甲醇制取的三條化學(xué)反應(yīng)原理進(jìn)行探究．已知在不同溫度下的化學(xué)反應(yīng)平衡常數(shù)（K1、K2、K3）如表所示：
目前工業(yè)上可利用CO或CO2來(lái)生產(chǎn)燃料甲醇，某研究小組對(duì)下列有關(guān)甲醇制取的三條化學(xué)反應(yīng)原理進(jìn)行探究．已知在不同溫度下的化學(xué)反應(yīng)平衡常數(shù)（K1、K2、K3）如表所示：

化學(xué)反應(yīng)	焓變	平衡常數(shù)	溫度/℃
			500	700	800
①2H2（g）+CO（g）CH3OH（g）	△H1	K1	2.5	0.34	0.15
②CO2（g）+H2（g）CO（g）+H2O（g）	△H2	K2	1.0	1.70	2.52
③CO2（g）+3H2（g）CH3OH（g）+H2O（g）	△H3	K3

請(qǐng)回答下列問(wèn)題：
（1）反應(yīng)②是（填“吸熱”或“放熱”）反應(yīng)．
（2）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），
△H3═（用△H1、△H2表示）；根據(jù)反應(yīng)③判斷△S0（填“＞”、“=”或“＜”），在（填“較高”或“較低”）溫度下有利于該反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行．
（3）要使反應(yīng)③在一定條件下建立的平衡正向移動(dòng)，可采取的措施有（填寫字母序號(hào)）．
A.縮小反應(yīng)容器的容積
B.擴(kuò)大反應(yīng)容器的容積
C.升高溫度
D.降低溫度
E.使用合適的催化劑
F.從平衡體系中及時(shí)分離出CH3OH
（4）500°C時(shí)，測(cè)得反應(yīng)③在某時(shí)刻，CO2（g）、H2（g）、CH3OH（g）、H2O（g）的濃度分別為0.1molL﹣1、0.3molL﹣1、0.3molL﹣1、0.15molL﹣1 ， 則此時(shí)v正v逆（填“＞”、“=”或“＜”）．
（5）根據(jù)表格測(cè)得焓變，下列能量關(guān)系圖合理的是 ．

（6）某興趣小組研究反應(yīng)②的逆反應(yīng)速率在下列不同條件下隨時(shí)間的變化曲線，開(kāi)始時(shí)升溫，t1時(shí)平衡，t2時(shí)降壓，t3時(shí)增加CO濃度，t4時(shí)又達(dá)到平衡．請(qǐng)畫出t2至t4的曲線．

Answer 1

【答案】
（1）吸熱
（2）K1×K2；△H1+△H2；＜；較低
（3）ADF
（4）＜
（5）AD
（6）解：
【解析】解：（1）反應(yīng)②平衡常數(shù)隨溫度升高增大，說(shuō)明升高溫度平衡正向進(jìn)行，正反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，
所以答案是：吸熱；（2）反應(yīng)①+②可得反應(yīng)③，則平衡常數(shù)K3=K1×K2 ， 反應(yīng)③是氣體體積減小的反應(yīng)△S＜0，反應(yīng)③3H2（g）+CO2（g）═CH3OH（g）+H2O（g）是氣體體積減小的反應(yīng)△S＜0，分析反應(yīng)特征可知平衡常數(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=2.52×0.15=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，所以反應(yīng)在低溫下能自發(fā)進(jìn)行，依據(jù)反應(yīng)①+②得到反應(yīng)③，所以平衡常數(shù)K3=K1×K2；所以△H3═△H1+△H2；
所以答案是：K1×K2；△H3═△H1+△H2；＜；較低；（3）A．縮小反應(yīng)容器的容積，縮小反應(yīng)容器的容積，壓強(qiáng)增大，平衡向正向移動(dòng)，故正確；
B．?dāng)U大反應(yīng)容器的容積，擴(kuò)大反應(yīng)容器的容積，壓強(qiáng)減小，平衡逆向移動(dòng)，故錯(cuò)誤；
C．由于K3=K1×K2 ， 由表中數(shù)據(jù)可知，升高溫度平衡常數(shù)減小，平衡逆向移動(dòng)，故錯(cuò)誤；
D．由于K3=K1×K2 ， 由表中數(shù)據(jù)可知，降低溫度平衡常數(shù)增大，平衡正向移動(dòng)，故正確；
E．使用合適的催化劑，可以加快反應(yīng)速率，但不影響平衡移動(dòng)，故錯(cuò)誤；
F．從平衡體系中及時(shí)分離出CH3OH，生成物濃度減小，平衡正向移動(dòng)，故正確，
故選：ADF；（4）500℃時(shí)K3=K1×K2=2.5，濃度商Qc= =16＞K=2.5，反應(yīng)向逆反應(yīng)進(jìn)行，故v（正）＜v（逆），
所以答案是：＜；（5）A、反應(yīng)②已經(jīng)平衡常數(shù)隨溫度變化分析為吸熱反應(yīng)，反應(yīng)物能量低于生成物，圖象符合，故A正確；
B、催化劑改變反應(yīng)速率不改變化學(xué)平衡，平衡狀態(tài)不變，圖象不符合，故B錯(cuò)誤；
C、①2H2（g）+CO（g）CH3OH（g），依據(jù)數(shù)據(jù)分析，平衡常數(shù)隨溫度 升高減小，說(shuō)明正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，反應(yīng)物能量高于生成物，圖象不符合，故C錯(cuò)誤；
D、反應(yīng)③3H2（g）+CO2（g）═CH3OH（g）+H2O（g）是放熱鹽，反應(yīng)物能量高于生成物，圖象符合，故D正確；
所以答案是：AD；（6）反應(yīng)②CO2（g）+H2（g）CO（g）+H2O（g）是氣體體積不變的吸熱反應(yīng)，反應(yīng)的逆反應(yīng)速率在下列不同條件隨時(shí)間的變化曲線，開(kāi)始時(shí)升溫，逆反應(yīng)速率增大，t1時(shí)平衡，t2時(shí)降壓，逆反應(yīng)速率減小，平衡不變，t3時(shí)增加CO濃度，此時(shí)刻逆反應(yīng)速率增大，隨反應(yīng)進(jìn)行減小，大平衡狀態(tài)大于t2﹣t3平衡狀態(tài)的逆反應(yīng)速率，t4時(shí)又達(dá)到平衡，依據(jù)反應(yīng)速率影響分析繪制出去下變化；畫出t2至t4的曲線為如圖所示
；
所以答案是： ．
【考點(diǎn)精析】通過(guò)靈活運(yùn)用化學(xué)平衡狀態(tài)本質(zhì)及特征，掌握化學(xué)平衡狀態(tài)的特征：“等”即 V正=V逆>0；“動(dòng)”即是動(dòng)態(tài)平衡，平衡時(shí)反應(yīng)仍在進(jìn)行；“定”即反應(yīng)混合物中各組分百分含量不變；“變”即條件改變，平衡被打破，并在新的條件下建立新的化學(xué)平衡；與途徑無(wú)關(guān)，外界條件不變，可逆反應(yīng)無(wú)論是從正反應(yīng)開(kāi)始，還是從逆反應(yīng)開(kāi)始，都可建立同一平衡狀態(tài)（等效）即可以解答此題．