Question

【題目】目前工業(yè)上可利用CO或CO2來(lái)生產(chǎn)燃料甲醇，某研究小組對(duì)下列有關(guān)甲醇制取的三條化學(xué)反應(yīng)原理進(jìn)行探究。已知在不同溫度下的化學(xué)反應(yīng)平衡常數(shù)(K1、K2、K3)如下表所示：

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(qǐng)回答下列問(wèn)題：

(1)反應(yīng)②是________(填“吸熱”或“放熱”)反應(yīng)。

(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___0(填“>”、“＝”或“<”)，在______(填“較高”或“較低”)溫度下有利于該反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行。

(3)500℃時(shí)，測(cè)得反應(yīng)③在某時(shí)刻，CO2(g)、H2(g)、CH3OH(g)、H2O(g)的濃度分別為0.1mol/L、0.8mol/L、0.3mo/L、0.15mol/L，則此時(shí)v正________v逆(填“>”、“＝”或“<”)。

Answer 1

【答案】 吸熱 K1×K2 ＜ 較低 ＞

【解析】（1）由表中數(shù)據(jù)可得，反應(yīng)②，溫度升高，平衡常數(shù)增大，所以該反應(yīng)是吸熱反應(yīng)。

（2）根據(jù)蓋斯定律，反應(yīng)①+②得到反應(yīng)③，所以平衡常數(shù)K3=K1×K2；反應(yīng)③是氣體分子數(shù)減小的反應(yīng)，故ΔS<0；500°C時(shí)，K3=K1×K2=2.5×1.0=2.5，800°C時(shí)，K3=K1×K2=0.15×2.52=0.378，所以反應(yīng)③隨溫度升高，平衡常數(shù)減小，是放熱反應(yīng)，ΔH＜0，根據(jù)自發(fā)進(jìn)行的條件△H-T△S＜0，在較低溫度下有利于該反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行。

（3）500°C時(shí)，K3=K1×K2=2.5×1.0=2.5，由題意Q==≈0.88<2．5，此時(shí)反應(yīng)正向進(jìn)行，v正>v逆。