Question

【题目】目前工业上可利用CO或CO2来生产燃料甲醇，某研究小组对下列有关甲醇制取的三条化学反应原理进行了探究。已知在不同温度下的化学平衡常数(K1、K2、K3)如表所示。

化学反应	焓变	平衡 常数	温度/℃
			500	700	800
①2H2(g)＋CO(g)CH3OH(g)	ΔH1	K1	2.5	0.34	0.15
②CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g)	ΔH2	K2	1.0	1.70	2.52
③CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)	ΔH3	K3

请回答下列问题：

（1）反应②是________(填“吸热”或“放热”)反应。

（2）根据反应①与②可推导出K1、K2与K3之间的关系，则K3＝________(用K1、K2表示)；根据反应③判断ΔS________(填“>”“＝”或“<”)0，在________(填“较高”或“较低”)温度下有利于反应自发进行。

（3）要使反应③在一定条件下建立的平衡逆向移动，可采取的措施有________(填字母，后同)。

A．缩小反应容器的容积 B．增大反应容器的容积

C．升高温度 D．使用合适的催化剂 E．从平衡体系中及时分离出CH3OH

（4）500 ℃时，测得反应③在某时刻，CO2(g)、H2(g)、CH3OH(g)、H2O(g)的浓度分别为0.1 mol·L－1、0.8 mol·L－1、0.3 mol·L－1、0.15 mol·L－1，则此时v(正)________v(逆)(填“>”“＝”或“<”)。

Answer 1

【答案】 吸热 K1·K2 < 较低 B、C >

【解析】（1）由表中信息可知，反应②的平衡常数随温度升高而增大，所以其为吸热反应。

（2）由①+②可得到反应③，由平衡常数的表达式可知，K3＝K1·K2，由表中K1、K2的数据可以求出K3，可以发现K3随温度升高而减小，所以反应③也是放热反应，△H<0；反应③的气体分子数减少了，所以其ΔS<0，根据复合判据可知，该反应在较低温度下有利于该反应自发进行。

（3）对于反应③改变条件：A．缩小反应容器的容积，平衡向右移动；B．增大反应容器的容积，平衡向左移动；C．升高温度，平衡向左移动；D．使用合适的催化剂，平衡不移动；E．从平衡体系中及时分离出CH3OH，平衡向右移动。综上所述，要使反应③在一定条件下建立的平衡逆向移动，可采取的措施有B、C。

（4）500 ℃时，反应③的平衡常数为2.5。若测得反应③在某时刻CO2(g)、H2(g)、CH3OH(g)、H2O(g)的浓度分别为0.1 mol·L－1、0.8 mol·L－1、0.3 mol·L－1、0.15 mol·L－1，则Qc=0.88<2.5，所以此时正在向正反应方向进行，v(正) >v(逆)。