Question

9．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（P）的關(guān)系如圖1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）500℃K₃=2.5；反應(yīng)③△H＜0（填“＞”“=”或“＜”）
在500℃、2L的密閉容器中，進行反應(yīng)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(yīng)②，已知c（CO）與反應(yīng)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(dāng)曲線Ⅰ變?yōu)榍�線Ⅱ時，改變的條件是加入催化劑．當(dāng)曲線Ⅰ變?yōu)榍�線Ⅲ時，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，不隨壓強變化分析；
（3）依據(jù)反應(yīng)①+②得到反應(yīng)③，所以平衡常數(shù)K₃=K₁×K₂；計算不同溫度下反應(yīng)③的平衡常數(shù)，結(jié)合溫度變化分析判斷反應(yīng)焓變；
（4）圖象分析曲線Ⅰ變化為曲線Ⅱ是縮短反應(yīng)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(dāng)曲線Ⅰ變?yōu)榍�線Ⅲ時一氧化碳物質(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．

解答 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，平衡正向進行，正反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，
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）依據(jù)反應(yīng)①+②得到反應(yīng)③，所以平衡常數(shù)K₃=K₁×K₂，則反應(yīng)③的平衡常數(shù)，500°C時，K₃=K₁×K₂=2.5×1.0=2.5；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(yīng)是放熱反應(yīng)，焓變△H＜0；
在500℃、2L的密閉容器中，進行反應(yīng)③，測得某時刻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)正向進行，V正＞V逆；
故答案為：2.5；＜；＞；
（4）圖象分析曲線Ⅰ變化為曲線Ⅱ是縮短反應(yīng)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(dāng)曲線Ⅰ變?yōu)榍�線Ⅲ時一氧化碳物質(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．

點評 本題考查了平衡常數(shù)計算和影響條件的應(yīng)用、平衡圖象的分析應(yīng)用、反應(yīng)熱的判斷等，題目綜合性較大，側(cè)重于考查學(xué)生的分析能力和計算能力，注意把握平衡常數(shù)的計算以及應(yīng)用Qc判斷平衡移動方向．