Question

甲醇是重要的化工原料和清潔液體燃料．工業(yè)上可利用CO或CO₂來生產甲醇．甲醇制備的相關信息如下表：

化學反應	平衡常數	平衡常數數值
		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	2.5	0.375

（l）反應②是

 

反應（選填“吸熱”“放熱”）．
（2）據上表信息推導出K₁、K₂與K₃之間的關系，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）分別為0 8、0.1、0 3、0 15，此時v_正

 

v_逆（選填“＞”“＜”“=”）．
（3）若某溫度下反應①從開始到平衡CO和CH₃OH的濃度變化如圖一所示，則用H₂濃度變化表示此段時間內該反應的平均速率v（H₂）=

 

．若某溫度下反應①中H₂的平衡轉化率（a）與體系總壓強（P）的關系如圖二所示，則平衡狀態(tài)由A變到B時，平衡常數K_（A）

 

K_（B）（選填“＞”“＜”“=”）．
（4）一定溫度下，在體積固定的密閉容器中發(fā)生反應②，可判斷該反應已經達到平衡的是

 

．（用相應字母表示）
A．容器中總壓強不變
B．混臺氣體的平均摩爾質量不變
C．混合氣體的密度不變
D．CO₂（g）或CO（g）的濃度不變
（5）-定條件下甲醇與一氧化碳反應可合成醋酸．室溫下，將a mol/L醋酸溶液與bmol/LNaOH溶液等體積混合．若溶液顯中性，則a

 

b（選填“＞，＜”“=”）．若c（Na⁺）＜c（CH₃COO^-），則溶液顯

 

性（選填“酸”“堿”“中”）．

Answer 1

考點：化學平衡的影響因素,化學平衡狀態(tài)的判斷,酸堿混合時的定性判斷及有關ph的計算

專題：基本概念與基本理論

分析：（1）依據平衡常數隨溫度變化分析判斷反應能量變化；
（2）依據平衡常數概念和表達式計算分析得到關系；
（3）根據甲醇的濃度變化計算出反應速率，利用計量數之比等于反應速率之比，得到答案；平衡常數隨溫度變化；
（4）依據化學平衡標志分析判斷，正逆反應速率相同，各組分含量保持不變分析選項；
（5）依據酸堿恰好反應生成醋酸鈉是強堿弱酸鹽，溶液中水解顯堿性，結合溶液中電荷守恒分析．

解答： 解：（1）反應②的平衡常數隨溫度升高增大，說明正反應為吸熱反應，故答案為：吸熱；
（2）①2H₂（g）+CO（g）?CH₃OH（g），K₁=

c(CH3OH)

c2(H2)c(CO)

②H₂（g）+CO₂（g）?H₂O（g）+CO（g），K₂=

c(CO)c(H2O)

c(H2)c(CO2)

③3H₂（g）+CO₂（g）?CH₃OH（g）+H₂O（g），K₃=

c(H2O)c(CH3OH)

c3(H2)c(CO2)

K₁?K₂=K₃，500℃時測得反應③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，濃度商Q=

0.3×0.15

0．83×0.1

=0.88＜K=2.5，反應正向進行v_正＞v_逆；
故答案為：K₁?K₂；＞；
（3）甲醇濃度變化為0.75mol/L，反應速率為

0.75mol/L

10min

=0.075mol/（L?min），反應速率之比等于計量數之比，則氫氣反應速率為甲醇反應速率的3倍，故氫氣的反應速率為：2×0.075mol/（L?min）=0.15mol/（L?min），若某溫度下反應①中H₂的平衡轉化率（a）與體系總壓強（P）的關系如圖二所示，則平衡狀態(tài)由A變到B時，平衡常數隨溫度變化，不隨壓強變化．則平衡常數K_（A）=K_（B）；
故答案為：0.15mol/（L?min）；=；
（4）H₂（g）+CO₂（g）?H₂O（g）+CO（g），反應是氣體體積不變的吸熱反應，
A．反應前后氣體體積不變，容器中總壓強不變，不能說明反應達到平衡狀態(tài)，故A錯誤；
B．反應前后氣體質量不變，物質的量不變，混臺氣體的平均摩爾質量始終不變，不能說明反應達到平衡狀態(tài)，故B錯誤；
C．反應前后氣體質量體積不變，混合氣體的密度不變，不能說明反應達到平衡狀態(tài)，故C錯誤；
D．CO₂（g）或CO（g）的濃度不變是平衡標志，能說明反應達到平衡狀態(tài)，故D正確；
故選D；
（5）-定條件下甲醇與一氧化碳反應可合成醋酸．室溫下，將a mol/L醋酸溶液與bmol/LNaOH溶液等體積混合，恰好反應生成醋酸鈉是強堿弱酸鹽，溶液中水解顯堿性，若溶液顯中性，則醋酸濃度大于氫氧化鈉，a＞b；溶液中電荷守恒c（Na⁺）+c（H⁺）=c（OH^-）+c（CH₃COO^-），若c（Na⁺）＜c（CH₃COO^-），則溶液c（H⁺）＞c（OH^-），溶液顯酸性，
故答案為：＞；酸．

點評：本題考查了化學平衡影響因素，平衡常數計算分析判斷，電解質溶液中電荷守恒分析，掌握基礎是關鍵，題目難度中等．