Question

【题目】一氧化碳、二氧化碳的利用具有十分重要的意义，科学家提出以下几个设想：

Ⅰ.二氧化碳与氢气在催化剂作用下可制取低碳烯烃。

在一恒容密闭容器中分别投入1 molCO2、3molH2，发生反应：2CO2(g)+ 6H2(g)C2H4(g) +4H2O(g) △H；在不同温度下，用传感技术测出平衡时H2的物质的量变化关系如图。则△H______ 0 (填“>”“<”或“不能确定”)。

Ⅱ. 甲醇是重要的化学工业基础原料和清洁液体燃料。工业上可利用CO或CO2来生产燃料甲醇。已知甲醇制备的有关化学反应以及在不同温度下的化学反应平衡常数如下表所示：

化学反应	平衡常数	温度℃
		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)某温度下反应①中H2的平衡转化率（a）与体系总压强(P)的关系，如左下图所示。则平衡状态由A变到B时，平衡常数K(A)_____________K(B)（填“＞”、“＜”或“＝”）。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）。

(2)在3 L容积可变的密闭容器中发生反应②，已知c(CO)与反应时间t变化曲线Ⅰ如右上图所示，若在t0时刻分别改变一个条件，曲线Ⅰ变为曲线Ⅱ和曲线Ⅲ。当曲线Ⅰ变为曲线Ⅲ时，改变的条件是_____________________。

(3)甲醇是重要的化工原料，可作为燃料。对于上述反应①而言：

(I)若该反应在恒温恒容条件下进行，下列说法正确的是_________；

a．若混合气体的平均摩尔质量不再改变，说明反应已达化学平衡状态

b．反应达到平衡后，通入氩气使压强增大，平衡向右移动，CO转化率增大

c．反应达到平衡后，升高温度，平衡逆向移动，平衡常数减小

d．若使用催化剂，会改变反应的途径，反应的焓变减小

(II)某温度下，在一个容积为2L的密闭容器中进行该反应，已知此温度下的平衡常数 K=50，反应到某时刻测得各组分的物质的量如下：

物质	CO	H2	CH3OH
物质的量/mol	0.4	0.4	0.8

请比较此时正、逆反应速率的大小：v正 ____v逆（填“>”、“<”或“=”）

(4)一定条件下甲醇与一氧化碳反应可以合成乙酸。通常状况下，将a mol/L的醋酸与b mol/L Ba(OH)2溶液等体积混合后，溶液中：2c(Ba2＋)= c(CH3COO－)，用含a和b的代数式表示该混合溶液中醋酸的电离常数Ka为________________mol/L。

Answer 1

【答案】< = K1·K2 将体积压缩为2 L a c =

【解析】

I.根据升高温度，反应达到平衡时氢气的物质的量增大，分析平衡移动方向确定；

II.(1)化学平衡常数只与温度有关，与其他条件无关，分析反应特征就可得到K3与K1、K2的关系；

(2)观察图象中曲线由I→III时 c(CO)浓度变化、反应条件及反应特点分析；

(3)I.根据平衡状态的特征、化学平衡、焓变的影响因素等分析；

(II)计算该时刻的，并把Qc与K进行比较再进行判断；

(4)溶液等体积混合，微粒的物质的量浓度减半，结合电荷守恒及电离平衡常数的含义计算。

I. 升高温度，达到平衡时H2的物质的量增大，说明升高温度，化学平衡向逆反应方向移动，根据平衡移动原理：升高温度，化学平衡向吸热方向移动，可知：逆反应方向为吸热反应，则该反应的正反应为放热反应，所以△H＜0；

II. (1)反应由A状态向B状态转化，由于温度相同，化学平衡常数不变，因此K(A)=K(B)；观察三个反应方程式可知：①+②=③，，；，可得三个化学反应的平衡常数的关系是K3=K1K2；

(2)观察图象，当曲线Ⅰ→Ⅲ时，CO的平衡浓度由3mol/L变为4.5mol/L，反应②是气体体积不变的反应，可变容器中气体体积和浓度成反比，假设达到Ⅲ时容器的容积为VL。气体物质的量不变，3：V=4.5：3，解得V=2L，因此改变的条件是将容器的体积快速压缩至2L；

(3) (I)a.反应在恒温恒容条件下进行，该反应反应前后气体总质量不变，是气体体积减小的反应，所以根据可知，若混合气体的物质的量不变，混合气体的平均摩尔质量不变，反应已达化学平衡状态，a正确；

b．反应达到平衡后，通入氩气使压强增大，但不能改变任何一种物质的浓度，所以平衡不移动，b错误；

c．根据表格中温度与化学平衡常数的关系可知：升高温度，平衡常数减小，说明升高温度，化学平衡逆向移动，c正确；

d.使用催化剂，可改变反应途径，降低反应的活化能，但不能改变反应物、生成物具有的能量，因此反应的焓不变，d错误；

(II)反应在该时刻的==50=K，说明反应处于平衡状态，正、逆反应速率相等，所以V正=V逆；

(4)常温下，将amol/LCH3COOH与bmol/L的Ba(OH)2溶液等体积混合后，c(Ba2＋)=b/2mol/L；在该混合溶液中由于2c(Ba2＋)= c(CH3COO－)，所以c(CH3COO－)=bmol/L，根据电荷守恒c(H+)+2c(Ba2＋)= c(CH3COO－)+c(OH-)，可知c(H+)=c(OH-)=1×10-7mol/L，溶液显中性，根据醋酸的电离平衡常数表达式可得：K==mol/L。