Question

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）反應(yīng)②是

 

（填“吸熱”或“放熱”）反應(yīng)．
（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“=”）．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）．

（3）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

 

．
（4）甲醇燃料電池有著廣泛的用途，同時(shí)Al-AgO電池是應(yīng)用廣泛的魚(yú)雷電池，其原理如圖3所示．該電池的負(fù)極反應(yīng)式是

 

（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a mol/L的醋酸與b mol/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醋酸的電離常數(shù)為

 

．

Answer 1

考點(diǎn)：用化學(xué)平衡常數(shù)進(jìn)行計(jì)算,原電池和電解池的工作原理,化學(xué)平衡的影響因素,弱電解質(zhì)在水溶液中的電離平衡

專(zhuān)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；
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；
（3）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(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，氣體物質(zhì)的量不變；
（4）該裝置是原電池，鋁作負(fù)極，負(fù)極上鋁失電子發(fā)生氧化反應(yīng)；
（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(wú)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：吸熱；
（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；
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；
故答案為：=；K₁?K₂；
（3）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(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；
（4）該裝置是原電池，鋁作負(fù)極，負(fù)極上鋁失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)式為：Al+4OH^--3e^-=AlO₂^-+2H₂O，故答案為：Al+4OH^--3e^-=AlO₂^-+2H₂O；
（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(xiě)出K=

c(CH3COO-)c(H+)

c(CH3COOH)

=

b×10-7

a 2 -b

=

2b

a-2b

×10^-7L/mol；
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)為

2b

a-2b

×10^-7L/mol；
故答案為：

2b

a-2b

×10^-7L/mol．

點(diǎn)評(píng)：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．