Question

19．1923年以前，甲醇一般是用木材或其廢料的分解蒸餾來生產(chǎn)的．現(xiàn)在工業(yè)上合成甲醇幾乎全部采用一氧化碳或二氧化碳加壓催化加氫的方法，工藝過程包括造氣、合成凈化、甲醇合成和粗甲醇精餾等工序．
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(qiáng)（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“=”）．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=K₁×K₂（用K₁、K₂表示）．
（3）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，則曲線Ⅰ可變?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．
（4）甲醇燃料電池有著廣泛的用途，若采用鉑為電極材料，兩極上分別通入甲醇和氧氣，以氫氧化鉀溶液為電解質(zhì)溶液，則該堿性燃料電池的負(fù)極反應(yīng)式是CH₃OH-6 e^-+8 OH^-=CO₃^2-+6 H₂O；

Answer 1

分析 （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(jìn)行，正反應(yīng)是吸熱反應(yīng)；
（2）平衡常數(shù)只受溫度影響，不隨壓強(qiáng)變化；反應(yīng)①+②可得反應(yīng)③，則平衡常數(shù)K₃=K₁×K₂；
（3）曲線Ⅰ變化為曲線Ⅱ時，縮短反應(yīng)達(dá)到平衡的時間，平衡時CO濃度不變，應(yīng)是使用催化劑；
當(dāng)曲線Ⅰ變?yōu)榍�線Ⅲ時CO濃度增大，反應(yīng)是氣體體積不變的反應(yīng)，壓強(qiáng)不影響平衡移動，可以壓縮體積，根據(jù)CO的物質(zhì)的量不變計(jì)算壓縮后體積；
（4）原電池負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，甲醇在負(fù)極失去電子，堿性條件下生成碳酸根離子與水．

解答 解：（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(jìn)行，正反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，
故答案為：吸熱；
（2）平衡常數(shù)只受溫度影響，不隨壓強(qiáng)變化，A、B處于等壓線上，故平衡常數(shù)（A）=K（B）；反應(yīng)①+②可得反應(yīng)③，則平衡常數(shù)K₃=K₁×K₂，
故答案為：=；K₁×K₂；
（3）曲線Ⅰ變化為曲線Ⅱ時，縮短反應(yīng)達(dá)到平衡的時間，平衡時CO濃度不變，應(yīng)是使用催化劑；
當(dāng)曲線Ⅰ變?yōu)榍�線Ⅲ時CO濃度增大，反應(yīng)是氣體體積不變的反應(yīng)，壓強(qiáng)不影響平衡移動，可以壓縮體積，CO的物質(zhì)的量不變，壓縮后體積為$\frac{3L×3mol/L}{4.5mol/L}$=2L，即將容器的體積（快速）壓縮至2L；
故答案為：加入催化劑；將容器的體積（快速）壓縮至2L；
（4）原電池負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，甲醇在負(fù)極失去電子，堿性條件下生成碳酸根離子與水，負(fù)極電極反應(yīng)式為：CH₃OH-6 e^-+8 OH^-=CO₃^2-+6 H₂O，
故答案為：CH₃OH-6 e^-+8 OH^-=CO₃^2-+6 H₂O．

點(diǎn)評 本題考查化學(xué)平衡影響因素、化學(xué)平衡常數(shù)、化學(xué)平衡圖象、原電池等，注意對平衡常數(shù)表達(dá)式的理解掌握，難度中等．