Question

【題目】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______（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)系如圖所示。則平衡狀態(tài)由A變到B時，平衡常數(shù)K(A) K(B)（填“＞”、“＜”或“＝”）。

（3）判斷反應(yīng)③△H______0； △S______0（填“>”“=”或“<”）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）。在500℃、2L的密閉容器中，進(jìn)行反應(yīng)③，測得某時刻H2、CO2、 CH3OH、H2O的物質(zhì)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(fā)生反應(yīng)②，已知c(CO)與反應(yīng)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?yōu)榍�線Ⅱ和曲線Ⅲ。

當(dāng)曲線Ⅰ變?yōu)榍�線Ⅱ時，改變的條件是___________________。

當(dāng)曲線Ⅰ變?yōu)榍�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(fù)極的電極反應(yīng)為：______________________。

（6）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(jù)題給數(shù)據(jù)知，反應(yīng)②的平衡常數(shù)K2隨溫度的升高而增大，故反應(yīng)②是吸熱反應(yīng)；

（2）化學(xué)平衡常數(shù)的影響因素為溫度，根據(jù)題給信息知，A點和B點的溫度相同，則平衡狀態(tài)由A變到B時，平衡常數(shù)K(A)=K(B)；

（3）根據(jù)題給反應(yīng)知，反應(yīng)①+反應(yīng)②=反應(yīng)③，根據(jù)三個反應(yīng)的平衡常數(shù)表達(dá)式分析，K3= K1·K2；則500℃時K3=2.5，800℃K3=0.375，則反應(yīng)③△H＜0；又反應(yīng)③為氣體物質(zhì)的量減小的反應(yīng)，則 △S＜0；根據(jù)題給數(shù)據(jù)計算濃度商Q=25/27＜K3=2.5，故反應(yīng)③正向進(jìn)行，此時v(正)＞v(逆)；

（4）根據(jù)題給圖像知，當(dāng)曲線Ⅰ變?yōu)榍�線Ⅱ時，一氧化碳的平衡濃度未發(fā)生變化，只是縮短了達(dá)平衡的時間，故改變的條件是加入催化劑；當(dāng)曲線Ⅰ變?yōu)榍�線Ⅲ時，達(dá)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(jù)題給裝置圖知，該電池為酸性甲醇燃料電池，負(fù)極的電極反應(yīng)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(yīng)，所得溶液為醋酸鋇溶液，為強(qiáng)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+)。