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1molCO2、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所示。

（1）△H____________ (填“>”“<”或“不能确定”)0。

（2）若测试中体系内无氧气产生，试结合图示推断热稳定性：C2H4_______(填“>” “<”或“不能确定”)H2O。

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）一种甲醇燃料电池，使用的电解质溶液是2mol·L－1的KOH溶液。

请写出加入(通入)b物质一极的电极反应式_________________；每消耗6.4g甲醇转移的电子数为_______________。

（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/LBa(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________________。

Answer 1

【答案】<<=K1·K2将体积压缩为2LO2+4e－+2H2O = 4OH－1.2NA(1.2×6.02×1023)2×10-7b/(a-2b)

【解析】

Ⅰ.(1)升高温度，H2达到平衡时的物质的量增大，升高温度，化学平衡向吸热方向移动，即逆反应方向，则正反应为放热反应，则△H＜0，故答案为：＜；

(2)若测试中体系内无氧气产生，物质越稳定，越容易生成，产生1molC2H4的同时，产生4molC2H4，则热稳定性C2H4＜H2O，故答案为：＜；

Ⅱ.(1)化学平衡常数只受温度影响，温度不变其不变，所以KA=KB；反应③3H2(g)+CO2(g)═CH3OH(g)+H2O(g)，分析三个反应的平衡常数表达式可知平衡常数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，故答案为：=；K1K2；

(2)根据图像，曲线Ⅰ变化为曲线Ⅱ，缩短了反应达到平衡的时间，最后达到相同平衡状态，体积是可变的恒压容器，说明改变的是加入了催化剂；当曲线Ⅰ变为曲线Ⅲ时一氧化碳物质的量增大，反应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，气体的物质的量不变。曲线Ⅰ的体积为3L，一氧化碳浓度为3mol/L，改变条件变化为曲线Ⅱ，一氧化碳浓度为4.5mol/L，则有3：V=4.5：3，解得V=2L，即将容器的体积快速压缩至2L，故答案为：将容器的体积快速压缩至2L；

(3)根据图示中电子的移动方向可知，a为负极，b为正极。甲醇燃烧的方程式为2CH3OH+3O2=2CO2+4H2O，该电池负极是甲醇失电子生成碳酸钾，正极上氧气被还原，电极反应式为O2+4e－+2H2O = 4OH－，每消耗6.4g甲醇即=0.2mol，反应的氧气为0.3mol，转移电子的物质的量为1.2mol，故答案为：O2+4e－+2H2O = 4OH－；1.2NA(1.2×6.02×1023)；

(4)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，溶液中溶质为醋酸钡和氢氧化钡，反应平衡时，2c(Ba2+)=c(CH3COO-)=bmol/L，溶液中c(H+)=c(OH-)=10-7mol/L，溶液呈中性，醋酸电离平衡常数K===，故答案为：。