Question

3．甲醇是重要的化學(xué)工業(yè)基礎(chǔ)原料和液體燃料．工業(yè)上可利用CO或CO₂來生產(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)	平衡常數(shù)	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(yīng)②是吸熱（填“吸熱”或“放熱”）反應(yīng)．
（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）判斷反應(yīng)③△H＜0；△S＜0（填“＞”“=”或“＜”）
在500℃、2L的密閉容器中，進(jìn)行反應(yīng)③，測(cè)得某時(shí)刻H₂、CO₂、CH₃OH、H₂O的物質(zhì)的量分別為6mol、2mol、10mol、10mol，此時(shí)v（正）＞v（逆）（填“＞”“=”或“＜”）
（4）一定溫度下，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Ⅰ如圖2所示，
若在t0時(shí)刻分別改變一個(gè)條件，曲線Ⅰ變?yōu)榍�線Ⅱ和曲線Ⅲ．當(dāng)曲線Ⅰ變?yōu)榍�線Ⅱ時(shí)，改變的條件是加入催化劑．當(dāng)曲線Ⅰ變?yōu)榍�線Ⅲ時(shí)，改變的條件是將容器的體積快速壓縮至2L．

Answer 1

分析 （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)；
（2）依據(jù)平衡常數(shù)隨溫度變化，不隨壓強(qiáng)變化分析；
（3）反應(yīng)③是氣體體積減小的反應(yīng)△S＜0，結(jié)合溫度變化分析判斷反應(yīng)焓變△H＜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；依據(jù)某時(shí)刻濃度商計(jì)算和平衡常數(shù)比較判斷反應(yīng)進(jìn)行的方向；
（4）圖象分析曲線Ⅰ變化為曲線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，說明改變的是加入了催化劑；當(dāng)曲線Ⅰ變?yōu)榍�線Ⅲ時(shí)一氧化碳物質(zhì)的量濃度增大，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．

解答 解：（1）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)，
故答案為：吸熱；
（2）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，
故答案為：=；
（3）反應(yīng)①+②得到反應(yīng)③3H₂（g）+CO₂（g）═CH₃OH（g）+H₂O（g）是氣體體積減小的反應(yīng)△S＜0，結(jié)合溫度變化分析，500℃時(shí)K₃=K₁×K₂=2.5，800℃時(shí)K₃=K₁×K₂=2.5×0.15，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，
500℃時(shí)K₃=K₁×K₂=2.5，測(cè)得某時(shí)刻H₂、CO₂、CH₃OH、H₂O的物質(zhì)的量分別為6mol、2mol、10mol、10mol，Q=$\frac{5×5}{{3}^{3}×1}$=0.93＜K=2.5，反應(yīng)正向進(jìn)行，V正＞V逆；
故答案為：＜；＜；＞；
（4）圖象分析曲線Ⅰ變化為曲線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，說明改變的是加入了催化劑，當(dāng)曲線Ⅰ變?yōu)榍�線Ⅲ時(shí)一氧化碳物質(zhì)的量濃度增大，為原來的$\frac{3}{2}$倍，增大壓強(qiáng)平衡不移動(dòng)，則應(yīng)將容器的體積快速壓縮至2L，
故答案為：加入催化劑；將容器的體積快速壓縮至2L．

點(diǎn)評(píng) 本題綜合考查化學(xué)平衡的影響因素，化學(xué)平衡的計(jì)算與判斷，為高考常見題型和高頻考點(diǎn)，注意把握?qǐng)D象的分析與判斷，本題還要注意平衡常數(shù)的計(jì)算與運(yùn)用，難度不大．