Question

【題目】一氧化碳、二氧化碳的利用具有十分重要的意義，科學(xué)家提出以下幾個(gè)設(shè)想：

Ⅰ.二氧化碳與氫氣在催化劑作用下可制取低碳烯烴。在一恒容密閉容器中分別投入1molCO2、3molH2，發(fā)生反應(yīng)：2CO2(g)+6H2(g)C2H4(g)+4H2O(g) △H；在不同溫度下，用傳感技術(shù)測(cè)出平衡時(shí)H2的物質(zhì)的量變化關(guān)系如圖所示。

（1）△H____________ (填“>”“<”或“不能確定”)0。

（2）若測(cè)試中體系內(nèi)無(wú)氧氣產(chǎn)生，試結(jié)合圖示推斷熱穩(wěn)定性：C2H4_______(填“>” “<”或“不能確定”)H2O。

Ⅱ.甲醇是重要的化學(xué)工業(yè)基礎(chǔ)原料和清潔液體燃料。工業(yè)上可利用CO或CO2來(lái)生產(chǎn)燃料甲醇。已知甲醇制備的有關(guān)化學(xué)反應(yīng)以及在不同溫度下的化學(xué)反應(yīng)平衡常數(shù)如下表所示：

化學(xué)反應(yīng)	平衡 常數(shù)	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）某溫度下反應(yīng)①中H2的平衡轉(zhuǎn)化率（a）與體系總壓強(qiáng)(P)的關(guān)系，如左下圖所示。則平衡狀態(tài)由A變到B時(shí)，平衡常數(shù)K(A)_____________K(B)（填“＞”、“＜”或“＝”）。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）。

（2）在3 L容積可變的密閉容器中發(fā)生反應(yīng)②，已知c(CO)與反應(yīng)時(shí)間t變化曲線Ⅰ如右上圖所示，若在t0時(shí)刻分別改變一個(gè)條件，曲線Ⅰ變?yōu)榍�線Ⅱ和曲線Ⅲ。

當(dāng)曲線Ⅰ變?yōu)榍�線Ⅲ時(shí)，改變的條件是_____________________。

（3）一種甲醇燃料電池，使用的電解質(zhì)溶液是2mol·L－1的KOH溶液。

請(qǐng)寫(xiě)出加入(通入)b物質(zhì)一極的電極反應(yīng)式_________________；每消耗6.4g甲醇轉(zhuǎn)移的電子數(shù)為_______________。

（4）一定條件下甲醇與一氧化碳反應(yīng)可以合成乙酸。通常狀況下，將a mol/L的醋酸與b mol/LBa(OH)2溶液等體積混合后，溶液中：2c(Ba2＋)= c(CH3COO-)，用含a和b的代數(shù)式表示該混合溶液中醋酸的電離常數(shù)Ka為________________。

Answer 1

【答案】<<=K1·K2將體積壓縮為2LO2+4e－+2H2O = 4OH－1.2NA(1.2×6.02×1023)2×10-7b/(a-2b)

【解析】

Ⅰ.(1)升高溫度，H2達(dá)到平衡時(shí)的物質(zhì)的量增大，升高溫度，化學(xué)平衡向吸熱方向移動(dòng)，即逆反應(yīng)方向，則正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，則△H＜0，故答案為：＜；

(2)若測(cè)試中體系內(nèi)無(wú)氧氣產(chǎn)生，物質(zhì)越穩(wěn)定，越容易生成，產(chǎn)生1molC2H4的同時(shí)，產(chǎn)生4molC2H4，則熱穩(wěn)定性C2H4＜H2O，故答案為：＜；

Ⅱ.(1)化學(xué)平衡常數(shù)只受溫度影響，溫度不變其不變，所以KA=KB；反應(yīng)③3H2(g)+CO2(g)═CH3OH(g)+H2O(g)，分析三個(gè)反應(yīng)的平衡常數(shù)表達(dá)式可知平衡常數(shù)K3=K1×K2，計(jì)算不同溫度下反應(yīng)③的平衡常數(shù)，500°C時(shí)，K3=K1×K2=2.5×1.0=2.5，故答案為：=；K1K2；

(2)根據(jù)圖像，曲線Ⅰ變化為曲線Ⅱ，縮短了反應(yīng)達(dá)到平衡的時(shí)間，最后達(dá)到相同平衡狀態(tài)，體積是可變的恒壓容器，說(shuō)明改變的是加入了催化劑；當(dāng)曲線Ⅰ變?yōu)榍�線Ⅲ時(shí)一氧化碳物質(zhì)的量增大，反應(yīng)是氣體體積不變的反應(yīng)，可變?nèi)萜髦袣怏w體積和濃度成反比，氣體的物質(zhì)的量不變。曲線Ⅰ的體積為3L，一氧化碳濃度為3mol/L，改變條件變化為曲線Ⅱ，一氧化碳濃度為4.5mol/L，則有3：V=4.5：3，解得V=2L，即將容器的體積快速壓縮至2L，故答案為：將容器的體積快速壓縮至2L；

(3)根據(jù)圖示中電子的移動(dòng)方向可知，a為負(fù)極，b為正極。甲醇燃燒的方程式為2CH3OH+3O2=2CO2+4H2O，該電池負(fù)極是甲醇失電子生成碳酸鉀，正極上氧氣被還原，電極反應(yīng)式為O2+4e－+2H2O = 4OH－，每消耗6.4g甲醇即=0.2mol，反應(yīng)的氧氣為0.3mol，轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為1.2mol，故答案為：O2+4e－+2H2O = 4OH－；1.2NA(1.2×6.02×1023)；

(4)通常狀況下，將a mol/L的醋酸與b mol/L Ba(OH)2溶液等體積混合，溶液中溶質(zhì)為醋酸鋇和氫氧化鋇，反應(yīng)平衡時(shí)，2c(Ba2+)=c(CH3COO-)=bmol/L，溶液中c(H+)=c(OH-)=10-7mol/L，溶液呈中性，醋酸電離平衡常數(shù)K===，故答案為：。