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)如下表所示：

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)；根據反應③判斷△S__________0(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逆向移動，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．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③在某時刻，CO2(g)、H2(g)、CH3OH(g)、H2O(g)的濃度分別為0.1mol·L-1、0.8mol·L-1、0.3mol·L-1、0.15mol·L-1，則此時v正__________v逆(填“＞”、“=”或“＜”)。

(5)某興趣小組研究反應②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，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】吸熱 K1·K2 < 較低 bc >

【解析】

（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；

（2）根據蓋斯定律計算平衡常數，在結合合溫度變化分析平衡常數的變化；

（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a錯誤；
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b正確；
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c正確；
d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d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f錯誤；

（4）根據濃度商與平衡常數的比較判斷；

（5）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，達到平衡狀態大于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。

（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，
故答案為：吸熱；
（2）反應①+②可得反應③，則平衡常數K3=K1×K2，反應③3H2（g）+CO2（g）═CH3OH（g）+H2O（g）是氣體體積減小的反應△S<0，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=2.50×0.15=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，根據△H-T△S<0,確定反應在低溫下能自發進行；

答案：K1×K2；<；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a錯誤；
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b正確；
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c正確；
d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d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f錯誤；
答案：bc

（4）500℃時K3=K1×K2=2.5，濃度商Qc==0.088<K=2.5，反應向逆反應進行，故v（正）>v（逆）；
答案：>
（5）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，達到平衡狀態大于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：

答案：