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。己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)	△H1	K1	2.5	0.34	0.15
②CO2（g）+H2（g）CO（g）+H2O（g）	△H2	K2	1.0	1.70	2.52
③CO2（g）+3H2（g）CH3OH（g）+H2O（g）	△H3	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△S_______(填“>”“=”或“<”)0,在_______(填“较高”或“较低”)温度下有利于该反应自发进行。

(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 0.1mol/L、0.8 mol/L、0.3 mol/L、0.15 mol/L,则此时v(正)_______v(逆) (填“>”“=”或“<”)。

(5)某兴趣小组研究反应②的逆反应速率在下列不同条件下随时间的变化曲线，开始时升高温度，t1时平衡，t2时减小压强，t3时增大CO的浓度，t4时又达到平衡。在下图中画出t2至t4的曲线。_____

Answer 1

【答案】 吸热 K1·K2 < 较低 B、C > 如图所示)

【解析】(1)反应②CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)的平衡常数随温度升高增大，说明平衡正向进行，正反应是吸热反应；故答案为：吸热；

(2)反应③3H2(g)+CO2(g)═CH3OH(g)+H2O(g)是气体体积减小的反应△S＜0，分析反应特征可知平衡常数K3=K1×K2，计算不同温度下反应③的平衡常数，500°C时，K3=K1×K2=2.5×1.0=2.5，800°C时，K3=K1×K2=2.5×0.15=0.375，结合温度变化分析，随温度升高，平衡常数减小，平衡逆向进行，所以判断反应是放热反应，焓变△H＜0，要满足△G=△H-T△S＜0，反应才能自发进行，则须在低温条件下能自发进行；故答案为：K1K2，＜，较低；

(3)反应③3H2(g)+CO2(g) CH3OH(g)+H2O(g)是气体体积减小的放热反应，依据化学平衡移动原理分析。A．缩小反应容器的容积，压强增大，平衡正向进行，故A不符合；B．扩大反应容器的容积，压强减小，平衡逆向进行，故B符合；C．反应是放热反应，升高温度，平衡逆向进行，故C符合；D．使用合适的催化剂，改变反应速率不改变化学平衡，故D不符合；E．从平衡体系中及时分离出CH3OH，平衡正向进行，故E不符合；故答案为：BC；

(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0.1molL-1、0.8molL-1、0.3molL-1、0.15molL-1，Qc==0.88＜K=2.5，则此时v正＞v逆；故答案为：＞；

(5)反应②CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)是气体体积不变的吸热反应，反应的逆反应速率在下列不同条件随时间的变化曲线，开始时升温，逆反应速率增大，t1时平衡，t2时降压，逆反应速率减小，平衡不变，t3时增加CO浓度，此时刻逆反应速率增大，随反应进行减小，大平衡状态大于t2-t3平衡状态的逆反应速率，t4时又达到平衡，依据反应速率影响分析绘制出去下变化；画出t2至t4的曲线为如图；故答案为：。