Question

甲醇是主要的化學(xué)工業(yè)基礎(chǔ)原料和清潔液體燃料．工業(yè)上可以用CO或CO₂來生產(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)及平衡常數(shù)		溫度/℃
		500	800
①2H2（g）+CO（g）?CH3OH（g）△H1	K1	2.5	0.15
②H2（g）+CO2（g）?CO（g）+H2O（g）△H2	K2	1.0	2.50
③3H2（g）+CO2（g）?CH3OH（g）+H2O（g）△H3	K3

（1）反應(yīng)②的反應(yīng)熱△H₂

 

0（填“＞”、“＜”或“=”）；
（2）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)系如圖1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“=”）；
（3）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）．500℃時(shí)測得反應(yīng)③在某時(shí)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，則此時(shí)v（正）

 

v（逆） （填“＞”、“＜”或“=”）；
（4）在3L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如圖2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Ⅱ時(shí)，改變的條件是

 

；當(dāng)曲線Ⅰ變?yōu)榍�線Ⅲ時(shí)，改變的條件是

 

；
（5）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amol/L的乙酸與bmol/LBa（OH）₂溶液等體積混合，反應(yīng)平衡時(shí)，2c（Ba²⁺）=c（CH₃COO^-），用含a和b的代數(shù)式表示該混合溶液中乙酸的電離常數(shù)為

 

．

Answer 1

考點(diǎn)：化學(xué)平衡常數(shù)的含義

專題：化學(xué)平衡專題

分析：（1）分析圖表數(shù)據(jù)，反應(yīng)②平衡常數(shù)隨溫度升高增大，平衡正向進(jìn)行，正反應(yīng)是吸熱反應(yīng)；
（2）依據(jù)平衡常數(shù)隨溫度變化，不隨壓強(qiáng)變化分析；
（3）反應(yīng)③是氣體體積減小的反應(yīng)△S＜0，分析反應(yīng)特征可知平衡常數(shù)K₃=K₁×K₂，計(jì)算不同溫度下反應(yīng)③的平衡常數(shù)，結(jié)合溫度變化分析判斷反應(yīng)焓變△H＜0，依據(jù)反應(yīng)①+②得到反應(yīng)③，所以平衡常數(shù)K₃=K₁×K₂；依據(jù)某時(shí)刻濃度商計(jì)算和平衡常數(shù)比較判斷反應(yīng)進(jìn)行的方向；
（4）圖象分析曲線Ⅰ變化為曲線Ⅱ是縮短反應(yīng)達(dá)到平衡的時(shí)間，最后達(dá)到相同平衡狀態(tài)，體積是可變得是恒壓容器，說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，氣體物質(zhì)的量不變；
（5）溶液等體積混合溶質(zhì)濃度減少一半，醋酸電離平衡常數(shù)與濃度無關(guān)，結(jié)合概念計(jì)算．

解答： 解：（1）分析圖表數(shù)據(jù)，反應(yīng)②平衡常數(shù)隨溫度升高增大，平衡正向進(jìn)行，正反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，故答案為：＞；
（2）依據(jù)平衡常數(shù)隨溫度變化，不隨壓強(qiáng)變化分析，圖象中平衡狀態(tài)由A變到B時(shí)，壓強(qiáng)改變，溫度不變，所以平衡常數(shù)不變，故答案為：=；
（3）反應(yīng)③3H₂（g）+CO₂（g）═CH₃OH（g）+H₂O（g）是氣體體積減小的反應(yīng)△S＜0，依據(jù)反應(yīng)①+②得到反應(yīng)③，所以平衡常數(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=2.5，800°C時(shí)，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(jìn)行，所以判斷反應(yīng)是放熱反應(yīng)，焓變△H＜0，在500℃、2L的密閉容器中，進(jìn)行反應(yīng)③，測得反應(yīng)③在某時(shí)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=

0.15×0.3

0．83×0.1

=0.87＜K=2.5，反應(yīng)正向進(jìn)行，V正＞V逆，
故答案為：K₁?K₂；＞；
（4）圖象分析曲線Ⅰ變化為曲線Ⅱ是縮短反應(yīng)達(dá)到平衡的時(shí)間，最后達(dá)到相同平衡狀態(tài)，體積是可變得是恒壓容器，說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，氣體物質(zhì)的量不變，曲線Ⅰ，體積為3L，一氧化碳濃度為3mol/L，改變條件不好為曲線Ⅱ，一氧化碳濃度為4.5mol/L，則體積壓縮體積為：3：V=4.5：3，V=2L，所以將容器的體積快速壓縮至2L符合；
故答案為：加入催化劑；將容器的體積快速壓縮至2L；
（5）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)依據(jù)電離方程式寫出K=

c(CH3COO-)c(H+)

c(CH3COOH)

=

b×10-7

a 2 -b

=

2b

a-2b

×10^-7L/mol；
故答案為：

2b

a-2b

×10^-7L/mol．

點(diǎn)評：本題考查了化學(xué)平衡影響因素分析判斷，平衡常數(shù)計(jì)算和影響條件的應(yīng)用，難溶電解質(zhì)溶液中溶度積的計(jì)算，題目綜合性較大．