Question

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

 

（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）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

 

．
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3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0.2mol/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：化學(xué)平衡的影響因素,化學(xué)平衡建立的過程,物質(zhì)的量或濃度隨時間的變化曲線,離子濃度大小的比較

專題：基本概念與基本理論

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）反應(yīng)③是氣體體積減小的反應(yīng)△S＜0，分析反應(yīng)特征可知平衡常數(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△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)某時刻濃度商計算和平衡常數(shù)比較判斷反應(yīng)進行的方向；
（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；
（5）甲醇燃料電池中燃料在負(fù)極失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，酸溶液中甲醇失電子生成二氧化碳；
（6）將0.2mol/L的醋酸與0.1mol/L Ba（OH）₂溶液等體積混合反應(yīng)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(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）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)，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，依據(jù)反應(yīng)①+②得到反應(yīng)③，所以平衡常數(shù)K₃=K₁×K₂；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=

5×5

33×1

=0.93＜K=2.5，反應(yīng)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(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；
（5）甲醇燃料電池中燃料在負(fù)極失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，酸溶液中甲醇失電子生成二氧化碳，負(fù)極電極反應(yīng)為：CH₃OH-6e^-+H₂O=CO₂+6H⁺，
故答案為：CH₃OH-6e^-+H₂O=CO₂+6H⁺；
（6）將0.2mol/L的醋酸與0.1mol/L Ba（OH）₂溶液等體積混合反應(yīng)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(xué)平衡影響因素分析判斷，平衡常數(shù)計算和影響條件的應(yīng)用，原電池反應(yīng)和電解質(zhì)溶液中離子濃度大小比較，題目綜合性較大．