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探究。已知在不同温度下的化学反应平衡常数(K1、K2、K3)如下表所示：

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__________0(填“＞”、“=”或“＜”)，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______________(填写字母序号)。

a．缩小反应容器的容积

b．扩大反应容器的容积

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-1、0.8mol·L-1、0.3mol·L-1、0.15mol·L-1，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随时间的变化曲线，开始时升温，t1时平衡，t2时降压，t3时增加CO浓度，t4时又达到平衡．请画出t2至t4的曲线______。

Answer 1

【答案】吸热 K1·K2 < 较低 bc >

【解析】

（1）反应②平衡常数随温度升高增大，说明升高温度平衡正向进行，正反应是吸热反应；

（2）根据盖斯定律计算平衡常数，在结合合温度变化分析平衡常数的变化；

（3）a缩小反应容器的容积，缩小反应容器的容积，压强增大，平衡向正向移动，故a错误；
b扩大反应容器的容积，扩大反应容器的容积，压强减小，平衡逆向移动，故b正确；
c由于K3=K1×K2，由表中数据可知，升高温度平衡常数减小，平衡逆向移动，故c正确；
d使用合适的催化剂，可以加快反应速率，但不影响平衡移动，故d错误；
f从平衡体系中及时分离出CH3OH，生成物浓度减小，平衡正向移动，故f错误；

（4）根据浓度商与平衡常数的比较判断；

（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，达到平衡状态大于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。

（1）反应②平衡常数随温度升高增大，说明升高温度平衡正向进行，正反应是吸热反应，
故答案为：吸热；
（2）反应①+②可得反应③，则平衡常数K3=K1×K2，反应③3H2（g）+CO2（g）═CH3OH（g）+H2O（g）是气体体积减小的反应△S<0，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=2.50×0.15=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，根据△H-T△S<0,确定反应在低温下能自发进行；

答案：K1×K2；<；较低；
（3）a缩小反应容器的容积，缩小反应容器的容积，压强增大，平衡向正向移动，故a错误；
b扩大反应容器的容积，扩大反应容器的容积，压强减小，平衡逆向移动，故b正确；
c由于K3=K1×K2，由表中数据可知，升高温度平衡常数减小，平衡逆向移动，故c正确；
d使用合适的催化剂，可以加快反应速率，但不影响平衡移动，故d错误；
f从平衡体系中及时分离出CH3OH，生成物浓度减小，平衡正向移动，故f错误；
答案：bc

（4）500℃时K3=K1×K2=2.5，浓度商Qc==0.088<K=2.5，反应向逆反应进行，故v（正）>v（逆）；
答案：>
（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，达到平衡状态大于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的曲线为如图所示：

答案：