Question

【題目】目前工業上可利用CO或CO2來生產燃料甲醇，某研究小組對下列有關甲醇制取的三條化學反應原理進行探究．已知在不同溫度下的化學反應平衡常數（K1、K2、K3）如表所示：
目前工業上可利用CO或CO2來生產燃料甲醇，某研究小組對下列有關甲醇制取的三條化學反應原理進行探究．已知在不同溫度下的化學反應平衡常數（K1、K2、K3）如表所示：

化學反應	焓變	平衡常數	溫度/℃
			500	700	800
①2H2（g）+CO（g）CH3OH（g）	△H1	K1	2.5	0.34	0.15
②CO2（g）+H2（g）CO（g）+H2O（g）	△H2	K2	1.0	1.70	2.52
③CO2（g）+3H2（g）CH3OH（g）+H2O（g）	△H3	K3

請回答下列問題：
（1）反應②是（填“吸熱”或“放熱”）反應．
（2）根據反應①與②可推導出K1、K2與K3之間的關系，則K3=（用K1、K2表示），
△H3═（用△H1、△H2表示）；根據反應③判斷△S0（填“＞”、“=”或“＜”），在（填“較高”或“較低”）溫度下有利于該反應自發進行．
（3）要使反應③在一定條件下建立的平衡正向移動，可采取的措施有（填寫字母序號）．
A.縮小反應容器的容積
B.擴大反應容器的容積
C.升高溫度
D.降低溫度
E.使用合適的催化劑
F.從平衡體系中及時分離出CH3OH
（4）500°C時，測得反應③在某時刻，CO2（g）、H2（g）、CH3OH（g）、H2O（g）的濃度分別為0.1molL﹣1、0.3molL﹣1、0.3molL﹣1、0.15molL﹣1 ， 則此時v正v逆（填“＞”、“=”或“＜”）．
（5）根據表格測得焓變，下列能量關系圖合理的是 ．

（6）某興趣小組研究反應②的逆反應速率在下列不同條件下隨時間的變化曲線，開始時升溫，t1時平衡，t2時降壓，t3時增加CO濃度，t4時又達到平衡．請畫出t2至t4的曲線．

Answer 1

【答案】
（1）吸熱
（2）K1×K2；△H1+△H2；＜；較低
（3）ADF
（4）＜
（5）AD
（6）解：
【解析】解：（1）反應②平衡常數隨溫度升高增大，說明升高溫度平衡正向進行，正反應是吸熱反應，
所以答案是：吸熱；（2）反應①+②可得反應③，則平衡常數K3=K1×K2 ， 反應③是氣體體積減小的反應△S＜0，反應③3H2（g）+CO2（g）═CH3OH（g）+H2O（g）是氣體體積減小的反應△S＜0，分析反應特征可知平衡常數K3=K1×K2 ， 計算不同溫度下反應③的平衡常數，500°C時，K3=K1×K2=2.5×1.0=2.5，800°C時，K3=K1×K2=2.52×0.15=0.375，結合溫度變化分析，隨溫度升高，平衡常數減小，平衡逆向進行，所以判斷反應是放熱反應，焓變△H＜0，所以反應在低溫下能自發進行，依據反應①+②得到反應③，所以平衡常數K3=K1×K2；所以△H3═△H1+△H2；
所以答案是：K1×K2；△H3═△H1+△H2；＜；較低；（3）A．縮小反應容器的容積，縮小反應容器的容積，壓強增大，平衡向正向移動，故正確；
B．擴大反應容器的容積，擴大反應容器的容積，壓強減小，平衡逆向移動，故錯誤；
C．由于K3=K1×K2 ， 由表中數據可知，升高溫度平衡常數減小，平衡逆向移動，故錯誤；
D．由于K3=K1×K2 ， 由表中數據可知，降低溫度平衡常數增大，平衡正向移動，故正確；
E．使用合適的催化劑，可以加快反應速率，但不影響平衡移動，故錯誤；
F．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，故正確，
故選：ADF；（4）500℃時K3=K1×K2=2.5，濃度商Qc= =16＞K=2.5，反應向逆反應進行，故v（正）＜v（逆），
所以答案是：＜；（5）A、反應②已經平衡常數隨溫度變化分析為吸熱反應，反應物能量低于生成物，圖象符合，故A正確；
B、催化劑改變反應速率不改變化學平衡，平衡狀態不變，圖象不符合，故B錯誤；
C、①2H2（g）+CO（g）CH3OH（g），依據數據分析，平衡常數隨溫度 升高減小，說明正反應為放熱反應，反應物能量高于生成物，圖象不符合，故C錯誤；
D、反應③3H2（g）+CO2（g）═CH3OH（g）+H2O（g）是放熱鹽，反應物能量高于生成物，圖象符合，故D正確；
所以答案是：AD；（6）反應②CO2（g）+H2（g）CO（g）+H2O（g）是氣體體積不變的吸熱反應，反應的逆反應速率在下列不同條件隨時間的變化曲線，開始時升溫，逆反應速率增大，t1時平衡，t2時降壓，逆反應速率減小，平衡不變，t3時增加CO濃度，此時刻逆反應速率增大，隨反應進行減小，大平衡狀態大于t2﹣t3平衡狀態的逆反應速率，t4時又達到平衡，依據反應速率影響分析繪制出去下變化；畫出t2至t4的曲線為如圖所示
；
所以答案是： ．
【考點精析】通過靈活運用化學平衡狀態本質及特征，掌握化學平衡狀態的特征：“等”即 V正=V逆>0；“動”即是動態平衡，平衡時反應仍在進行；“定”即反應混合物中各組分百分含量不變；“變”即條件改變，平衡被打破，并在新的條件下建立新的化學平衡；與途徑無關，外界條件不變，可逆反應無論是從正反應開始，還是從逆反應開始，都可建立同一平衡狀態（等效）即可以解答此題．