Question

【題目】目前工業(yè)上可利用 CO 或 CO2 來生產(chǎn)燃料甲醇，某研究小組對下列有關(guān)甲醇制取的三 個化學(xué)反應(yīng)進行了探究。已知在不同溫度下的化學(xué)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)	ΔH1	K1	2.5	0.34	0.15
②CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g)	ΔH2	K2	1.0	1.70	2.52
③CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)	ΔH3	K3

請回答下列問題：

（1）反應(yīng)②是_____(填“吸熱”或“放熱”)反應(yīng)；反應(yīng)③的平衡常數(shù)表達式為 K=_____；

（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)；根據(jù)反應(yīng)③判斷ΔS_____(填“>”“＝”或“<”)0，在_____(填“較高”或“較低”)溫度下有利于該反應(yīng)自 發(fā)進行。

（3）要使反應(yīng)③在一定條件下建立的平衡逆向移動，可采取的措施有___________ (填字母，后同)。

A．縮小反應(yīng)容器的容積 B．增大反應(yīng)容器的容積 C．升高溫度

D．使用合適的催化劑 E．從平衡體系中及時分離出 CH3OH

（4）500 ℃時，測得反應(yīng)③在某時刻，CO2(g)、H2(g)、CH3OH(g)、H2O(g)的濃度分別為 0.1 mol·L－1、0.8 mol·L－1、0.3 mol·L－1、0.15 mol·L－1，則此時 v(正)__________ v(逆)(填“>”“＝”或“<”)。

Answer 1

【答案】吸熱 K1×K2 < 較低 BC >

【解析】

(1)反應(yīng)②平衡常數(shù)隨溫度升高增大，說明升高溫度平衡正向進行，正反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，反應(yīng)③的平衡常數(shù)表達式為 K=

故答案為：吸熱；；

(2)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)特征可知反應(yīng)①+②可得反應(yīng)③，則平衡常數(shù)K3=K1×K2，計算不同溫度下反應(yīng)③的平衡常數(shù)，500C時，K3=K1×K2=2.5×1.0=2.5，800C時，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，平衡逆向進行，所以判斷反應(yīng)③是放熱反應(yīng)，焓變△H<0，利用復(fù)合判據(jù)△G=△H-T△S < 0反應(yīng)自發(fā)進行，所以反應(yīng)③在只有在低溫下能自發(fā)進行，

故答案為：K1×K2；<；較低；

(3)A.縮小反應(yīng)容器的容積，縮小反應(yīng)容器的容積，壓強增大，平衡向正向移動，故A錯誤；

B.擴大反應(yīng)容器的容積，擴大反應(yīng)容器的容積，壓強減小，平衡逆向移動，故B正確；

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，故C正確；

D.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，故D錯誤；

E.從平衡體系中及時分離出CH3OH，生成物濃度減小，平衡正向移動，故E錯誤；

故選BC；

(4)500℃時K3=K1×K2=2.5，濃度商Qc= =1.4<K=2.5，反應(yīng)向正反應(yīng)進行，故v(正)>v(逆)，

故答案為：>。