Question

【題目】目前工業(yè)上可利用CO或CO2來生產(chǎn)燃料甲醇，某研究小組對下列有關(guān)甲醇制取的三條化學反應原理進行了探究。己知在不同溫度下的化學平衡常數(shù)(K1、K2、K3)如表所示。

化學反應	焓變	平衡常數(shù)	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(jù)反應①與②可推導出K1、K2與K3之間的關(guān)系，則K3=_______(用K1、K2表示)；根據(jù)反應③判斷△S_______(填“>”“=”或“<”)0,在_______(填“較高”或“較低”)溫度下有利于該反應自發(fā)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______(填字母，后同)。

A.縮小反應容器的容積 B.增大反應容器的容積

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、0.8 mol/L、0.3 mol/L、0.15 mol/L,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下隨時間的變化曲線，開始時升高溫度，t1時平衡，t2時減小壓強，t3時增大CO的濃度，t4時又達到平衡。在下圖中畫出t2至t4的曲線。_____

Answer 1

【答案】 吸熱 K1·K2 < 較低 B、C > 如圖所示)

【解析】(1)反應②CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)的平衡常數(shù)隨溫度升高增大，說明平衡正向進行，正反應是吸熱反應；故答案為：吸熱；

(2)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(shù)K3=K1×K2，計算不同溫度下反應③的平衡常數(shù)，500°C時，K3=K1×K2=2.5×1.0=2.5，800°C時，K3=K1×K2=2.5×0.15=0.375，結(jié)合溫度變化分析，隨溫度升高，平衡常數(shù)減小，平衡逆向進行，所以判斷反應是放熱反應，焓變△H＜0，要滿足△G=△H-T△S＜0，反應才能自發(fā)進行，則須在低溫條件下能自發(fā)進行；故答案為：K1K2，＜，較低；

(3)反應③3H2(g)+CO2(g) CH3OH(g)+H2O(g)是氣體體積減小的放熱反應，依據(jù)化學平衡移動原理分析。A．縮小反應容器的容積，壓強增大，平衡正向進行，故A不符合；B．擴大反應容器的容積，壓強減小，平衡逆向進行，故B符合；C．反應是放熱反應，升高溫度，平衡逆向進行，故C符合；D．使用合適的催化劑，改變反應速率不改變化學平衡，故D不符合；E．從平衡體系中及時分離出CH3OH，平衡正向進行，故E不符合；故答案為：BC；

(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0.1molL-1、0.8molL-1、0.3molL-1、0.15molL-1，Qc==0.88＜K=2.5，則此時v正＞v逆；故答案為：＞；

(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，大平衡狀態(tài)大于t2-t3平衡狀態(tài)的逆反應速率，t4時又達到平衡，依據(jù)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；故答案為：。