Question

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）反应②是       （填“吸热”或“放热”）反应。

（2）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）。

（3）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Ⅱ时，改变的条件是                           。

当曲线Ⅰ变为曲线Ⅲ时，改变的条件是                           。

（4）甲醇燃料电池有着广泛的用途，同时Al-AgO电池是应用广泛的鱼  雷电池，其原理如图所示。该电池的负极反应式是             

（5）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/LBa(OH)₂溶液等体积混合，反应平衡时，2c(Ba^2＋)= 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为                。

 

Answer 1

【答案】

（1）吸热（2分）

（2）=（2分）  K₁·K₂（2分）；

（3）加入催化剂（2分）；将容器的体积(快速)压缩至2L（2分，仅答加压的给1分）

（4）Al - 3e^－ + 4OH^－= AlO+ 2H₂O（2分）

（5）×10^－7（3分）

【解析】

试题分析：（1）由表格中信息知：对于反应②升高温度化学平衡常数增大，平衡向右移动，正反应为吸热反应；

（2）由题给图像知：平衡状态由A变到B时，改变的外界条件是增大压强，而影响化学平衡常数的外界条件只有温度，所以K_(A)= K_(B)；观察三个化学方程式知：③=①+②，则化学平衡常数K₃= K₁·K₂；

（3）对于反应②：在t₀时刻改变一个条件，曲线Ⅰ变为曲线Ⅱ，由图像可知平衡时c(CO)不变，说明平衡没有移动，但缩短了达平衡的时间，改变的条件为加入催化剂；当曲线Ⅰ变为曲线Ⅲ时，CO的平衡浓度由3.0mol/L迅速变为4.5 mol/L，反应在3 L容积可变的密闭容器中发生，且该反应两边气体物质的系数相等，则改变的条件为将容器的体积(快速)压缩至2L；

（4）观察Al-AgO电池装置图可知Al做原电池的负极，发生氧化反应，电极反应式为

Al - 3e^－ + 4OH^－= AlO+ 2H₂O

（5）醋酸的电离方程式为CH₃COOH CH₃COO^-+H⁺,要计算醋酸的电离常数也就是求[CH₃COOH]、[CH₃COO^-]和[H⁺],根据题给信息反应后剩余醋酸的浓度为（a-2b）/2mol/L,混合液中的电荷守恒式为2[Ba²⁺]+[H⁺]=[CH₃COO^-]+[OH^-]，又反应平衡时，2[Ba^2＋]= [CH₃COO^－]，得[CH₃COO^-]=b mol/L，[H⁺]=[OH^-]=10^－7 mol/L,带入平衡常数表达式计算可得。

考点：以甲醇生产和应用为载体考查热化学、化学反应速率和平衡、电化学以及电离平衡常数的计算。