Question

甲醇是重要的化工原料和液體燃料，工業(yè)上可利用CO或CO₂來生產(chǎn)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(shù)如表所示：

化學反應	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②是

 

（填“吸熱”或“放熱”）反應．
（2）某溫度下反應①中H₂的平衡轉(zhuǎn)化率（a）與體系總壓強（P）的關系如圖1所示．則平衡狀態(tài)由A到B時平衡常數(shù)K_（A）

 

K_（B）（填“＞”、“＜”或“=”）．
（3）判斷反應③△H

 

0；△S

 

0（填“＞”“=”或“＜”），據(jù)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(zhì)的量分別為6mol、2mol、10mol、10mol，此時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②，已知c（CO）與反應時間t變化曲線Ⅰ如圖2所示，若在t₀時刻分別改變一個條件，曲線Ⅰ變?yōu)榍�線Ⅱ和曲線Ⅲ．
當曲線Ⅰ變?yōu)榍�線Ⅱ時，改變的條件是

 

．
當曲線Ⅰ變?yōu)榍�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．通常狀況下，將0.2mol/L的醋酸與0.1mol/L Ba（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

考點：物質(zhì)的量或濃度隨時間的變化曲線,化學平衡的影響因素,化學平衡的計算

專題：化學平衡專題

分析：（1）分析圖表數(shù)據(jù)，反應②平衡常數(shù)隨溫度升高增大，平衡正向進行，正反應是吸熱反應；
（2）依據(jù)平衡常數(shù)隨溫度變化，不隨壓強變化分析；
（3）反應③是氣體體積減小的反應△S＜0，分析反應特征可知平衡常數(shù)K₃=K₁×K₂，計算不同溫度下反應③的平衡常數(shù)，結(jié)合溫度變化分析判斷反應焓變△H＜0，依據(jù)反應①+②得到反應③，所以平衡常數(shù)K₃=K₁×K₂；依據(jù)某時刻濃度商計算和平衡常數(shù)比較判斷反應進行的方向；
（4）圖象分析曲線Ⅰ變化為曲線Ⅱ是縮短反應達到平衡的時間，最后達到相同平衡狀態(tài)，體積是可變得是恒壓容器，說明改變的是加入了催化劑；當曲線Ⅰ變?yōu)榍�線Ⅲ時一氧化碳物質(zhì)的量增大，反應是氣體體積不變的反應，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；
（5）將0.2mol/L的醋酸與0.1mol/L Ba（OH）₂溶液等體積混合反應生成醋酸鋇，醋酸根離子水解顯堿性．

解答： 解：（1）分析圖表數(shù)據(jù)，反應②平衡常數(shù)隨溫度升高增大，平衡正向進行，正反應是吸熱反應，故答案為：吸熱；
（2）依據(jù)平衡常數(shù)隨溫度變化，不隨壓強變化分析，圖象中平衡狀態(tài)由A變到B時，壓強改變，溫度不變，所以平衡常數(shù)不變，故答案為：=；
（3）反應③3H₂（g）+CO₂（g）═CH₃OH（g）+H₂O（g）是氣體體積減小的反應△S＜0，依據(jù)反應①+②得到反應③，所以平衡常數(shù)K₃=K₁×K₂；計算不同溫度下反應③的平衡常數(shù)，500°C時，K₃=K₁×K₂=2.5×1.0=2.5，800°C時，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，平衡逆向進行，所以判斷反應是放熱反應，焓變△H＜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(zhì)的量分別為6mol、2mol、10mol、10mol，Q=

5×5

33×1

=0.93＜K=2.5，反應正向進行，V正＞V逆；
故答案為：＜；＜；K₁?K₂；＞；
（4）圖象分析曲線Ⅰ變化為曲線Ⅱ是縮短反應達到平衡的時間，最后達到相同平衡狀態(tài)，體積是可變得是恒壓容器，說明改變的是加入了催化劑；當曲線Ⅰ變?yōu)榍�線Ⅲ時一氧化碳物質(zhì)的量增大，反應是氣體體積不變的反應，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Ⅰ，體積為3L，一氧化碳濃度為3mol/L，改變條件不好為曲線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；
故答案為：加入催化劑；將容器的體積快速壓縮至2L；
（5）將0.2mol/L的醋酸與0.1mol/L Ba（OH）₂溶液等體積混合反應生成醋酸鋇，醋酸根離子水解顯堿性，溶液中離子濃度大小為：c（CH₃COO^-）＞c（Ba²⁺）＞c（OH^-）＞c（H⁺），故答案為：c（CH₃COO^-）＞c（Ba²⁺）＞c（OH^-）＞c（H⁺）．

點評：本題考查了化學平衡影響因素分析判斷，平衡常數(shù)計算和影響條件的應用，原電池反應和電解質(zhì)溶液中離子濃度大小比較，題目綜合性較大．