Question

【題目】工業上可用CO或CO2來生產燃料甲醇。已知甲醇制備的有關化學反應以及在不同溫度下的化學反應平衡常數如下表所示：

化學反應	平衡常數	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）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）。500 ℃時測得反應③在某時刻，H2(g)、CO2(g)、CH3OH(g)、H2O(g)的濃度(mol·L－1)分別為0.8、0.1、0.3、0.15，則此時v正________v逆(填“>”、“＝”或“<”)。

（2）在3 L容積可變的密閉容器中發生反應②，已知c(CO)—反應時間t變化曲線Ⅰ如圖所示，若在t0時刻分別改變一個條件，曲線Ⅰ變為曲線Ⅱ和曲線Ⅲ。當曲線Ⅰ變為曲線Ⅱ時，改變的條件是_______________。當曲線Ⅰ變為曲線Ⅲ時，改變的條件是______________。

Answer 1

【答案】 K1·K2 > 催化劑 將容器容積迅速壓縮至2L

【解析】(1)已知：①2H2(g)＋CO(g) CH3OH(g) K1，②H2(g)＋CO2(g) H2O(g)＋CO(g) K2，根據蓋斯定律，①+②得3H2(g)＋CO2(g) CH3OH(g)＋H2O(g) K3=K1×K2；在500℃、2L的密閉容器中，進行反應③3H2(g)＋CO2(g) CH3OH(g)＋H2O(g) K3=K1×K2=2.5，在某時刻，H2(g)、CO2(g)、CH3OH(g)、H2O (g)的濃度(mol/L)分別為0.8、0.1、0.3、0.15，Q==0.87＜K=2.5，反應正向進行，V正＞V逆，故答案為：K1K2；＞；

(2)根據圖象可知，曲線Ⅰ變化為曲線Ⅱ時縮短了反應達到平衡的時間，最后達到相同平衡狀態，在容積可變的密閉容器中，說明改變的條件是加入了催化劑；當曲線Ⅰ變為曲線Ⅲ時CO的濃度增大，CO物質的量增大，反應②是氣體體積不變的反應，在可變容器中，氣體體積和濃度成反比，氣體物質的量不變。曲線Ⅰ對應的體積3L，平衡時一氧化碳濃度為3mol/L，改變條件當曲線Ⅰ變為曲線Ⅲ時，一氧化碳平衡濃度為4.5mol/L，說明體積減小，設體積為V，則3：V=4.5：3，V=2L，所以改變的條件是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。