Question

5．甲醇是一种可再生能源，具有开发和应用的广阔前景，工业上一般可采用如下反应来合成甲醇：
2H₂（g）+CO（g）?CH₃OH（g）
（1）如表所列数据是该反应在不同温度下的化学平衡常数（K）

温度	250℃	300℃	350℃
K	2.041	0.270	0.012

①该反应的平衡常数表达式K=$\frac{c（C{H}_{3}OH）}{{c}^{2}（{H}_{2}）•c（CO）}$，△H＜0（填“＞”、“＜”或“=”）．
②按下列物质的量发生反应，CO的转化率由大到小的顺序是甲＞丙＞乙（填甲乙丙）．

编号	C（H2）mol/L	C（CO）mol/L
甲	2	1
乙	1	2
丙	1	1

（2）已知在常温常压下：化学反应①②③④的平衡常数分别为K₁，K₂，K₃，K₄
①2CH₃OH（l）+3O₂（g）═2CO₂（g）+4H₂O（g）  K₁
②2CO（g）+O₂（g）═2CO₂（g） K₂
③H₂O（g）═H₂O（l） K₃
④CH₃OH（l）+O₂（g）═CO（g）+2H₂O（l）K₄
则K₄=$\frac{{{K}_{1}}^{\frac{1}{2}}•{{K}_{3}}^{2}}{{{K}_{2}}^{\frac{1}{2}}}$（用含有K₁，K₂，K₃的代数式表达）

Answer 1

分析 （1）①依据化学方程式和平衡常数概念书写，依据平衡常数随温度变化判断反应能量变化；
②反应为氢气和CO，则$\frac{n（{H}_{2}）}{c（CO）}$比值越大，CO的转化率越大；
（2）①2CH₃OH（l）+3O₂（g）═2CO₂（g）+4H₂O（g）  K₁=$\frac{{c}^{4}（{H}_{2}O）{c}^{2}（C{O}_{2}）}{{c}^{3}（C{H}_{3}OH）{c}^{3}（{O}_{2}）}$
②2CO（g）+O₂（g）═2CO₂（g） K₂=$\frac{{c}^{2}（C{O}_{2}）}{{c}^{2}（CO）c（{O}_{2}）}$
③H₂O（g）═H₂O（l） K₃=$\frac{1}{c（{H}_{2}O）}$
④CH₃OH（l）+O₂（g）═CO（g）+2H₂O（l） K₄=$\frac{c（CO）{c}^{2}（{H}_{2}O）}{c（C{H}_{3}OH）c（{O}_{2}）}$．

解答 解：（1）①K=$\frac{c（C{H}_{3}OH）}{{c}^{2}（{H}_{2}）•c（CO）}$由表中数据可知温度升高，K值减小，说明平衡向逆反应方向移动，逆反应为吸热反应，正反应即为放热反应△H＜0，
故答案为：$\frac{c（C{H}_{3}OH）}{{c}^{2}（{H}_{2}）•c（CO）}$；＜；
②增加氢气的浓度，平衡正向移动，则CO的转化率增大，反应为氢气和CO，则$\frac{n（{H}_{2}）}{c（CO）}$比值越大，CO的转化率越大，所以CO的转化率由大到小的顺序是甲＞丙＞乙，故答案为：甲＞丙＞乙；
（2）①2CH₃OH（l）+3O₂（g）═2CO₂（g）+4H₂O（g）  K₁=$\frac{{c}^{4}（{H}_{2}O）{c}^{2}（C{O}_{2}）}{{c}^{3}（C{H}_{3}OH）{c}^{3}（{O}_{2}）}$
②2CO（g）+O₂（g）═2CO₂（g） K₂=$\frac{{c}^{2}（C{O}_{2}）}{{c}^{2}（CO）c（{O}_{2}）}$
③H₂O（g）═H₂O（l） K₃=$\frac{1}{c（{H}_{2}O）}$
④CH₃OH（l）+O₂（g）═CO（g）+2H₂O（l）
 K₄=$\frac{c（CO）{c}^{2}（{H}_{2}O）}{c（C{H}_{3}OH）c（{O}_{2}）}$=$\frac{{{K}_{1}}^{\frac{1}{2}}•{{K}_{3}}^{2}}{{{K}_{2}}^{\frac{1}{2}}}$，
故答案为：$\frac{{{K}_{1}}^{\frac{1}{2}}•{{K}_{3}}^{2}}{{{K}_{2}}^{\frac{1}{2}}}$．

点评 本题考查平衡常数表达式和计算，平衡移动原理分析应用等，为高频考点，侧重考查学生的分析、计算能力，注意把握平衡常数的意义，题目难度中等．