Question

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

（2）在3 L容积可变的密闭容器中发生反应②，已知c(CO)—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______________。

Answer 1

【答案】 K1·K2 > 催化剂 将容器容积迅速压缩至2L

【解析】(1)已知：①2H2(g)＋CO(g) CH3OH(g) K1，②H2(g)＋CO2(g) H2O(g)＋CO(g) K2，根据盖斯定律，①+②得3H2(g)＋CO2(g) CH3OH(g)＋H2O(g) K3=K1×K2；在500℃、2L的密闭容器中，进行反应③3H2(g)＋CO2(g) CH3OH(g)＋H2O(g) K3=K1×K2=2.5，在某时刻，H2(g)、CO2(g)、CH3OH(g)、H2O (g)的浓度(mol/L)分别为0.8、0.1、0.3、0.15，Q==0.87＜K=2.5，反应正向进行，V正＞V逆，故答案为：K1K2；＞；

(2)根据图象可知，曲线Ⅰ变化为曲线Ⅱ时缩短了反应达到平衡的时间，最后达到相同平衡状态，在容积可变的密闭容器中，说明改变的条件是加入了催化剂；当曲线Ⅰ变为曲线Ⅲ时CO的浓度增大，CO物质的量增大，反应②是气体体积不变的反应，在可变容器中，气体体积和浓度成反比，气体物质的量不变。曲线Ⅰ对应的体积3L，平衡时一氧化碳浓度为3mol/L，改变条件当曲线Ⅰ变为曲线Ⅲ时，一氧化碳平衡浓度为4.5mol/L，说明体积减小，设体积为V，则3：V=4.5：3，V=2L，所以改变的条件是将容器的体积快速压缩至2L，故答案为：加入催化剂；将容器的体积快速压缩至2L。