Question

目前工业上可利用CO或CO2来生产燃料甲醇，某研究小组对下列有关甲醇制取的三条化学反应原理进行探究．已

目前工业上可利用CO或CO2来生产燃料甲醇，某研究小组对下列有关甲醇制取的三条化学反应原理进行探究．已知在不同温度下的化学反应平衡常数（K1、K2、K3）如下表所示：化学反应焓变平衡常数温度/℃500700800①2H2（g）+CO（g）?CH3OH（g）△H1K12.50.340.15②CO2（g）+H2（g）?CO（g）+H2O（g）△H2K21.01.702.52③CO2（g）+3H2（g）?CH3OH（g）+H2O（g）△H3K3请回答下列问题：（1）反应②是______（填“吸热”或“放热”）反应．（2）根据反应①与②可推导出K1、K2与K3之间的关系，则K3=______（用K1、K2表示）；根据反应③判断△S______0（填“＞”、“=”或“＜”），在______（填“较高”或“较低”）温度下有利于该反应自发进行．（3）要使反应③在一定条件下建立的平衡逆向移动，可采取的措施有______（填写字母序号）．A．缩小反应容器的容积B．扩大反应容器的容积C．升高温度D．使用合适的催化剂E．从平衡体系中及时分离出CH3OH（4）500℃时，测得反应③在某时刻，CO2（g）、H2（g）、CH3OH（g）、H2O（g）的浓度分别为0.1mol?L-1、0.8mol?L-1、0.3mol?L-1、0.15mol?L-1，则此时v正______v逆（填“＞”、“=”或“＜”）．（5）根据上述表格测得焓变，下列能量关系图合理的是______．（6）某兴趣小组研究反应②的逆反应速率在下列不同条件随时间的变化曲线，开始时升温，t1时平衡，t2时降压，t3时增加CO浓度，t4时又达到平衡．请画出t2至t4的曲线．





Answer 1

（1）反应②CO₂（g）+H₂（g）?CO（g）+H₂O（g）的平衡常数随温度升高增大，说明平衡正向进行，正反应是吸热反应；
故答案为：吸热；
（2）反应③3H₂（g）+CO₂（g）═CH₃OH（g）+H₂O（g）是气体体积减小的反应△S＜0，分析反应特征可知平衡常数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=2.5，800°C时，K₃=K₁×K₂=2.5×0.15=0.375，结合温度变化分析，随温度升高，平衡常数减小，平衡逆向进行，所以判断反应是放热反应，焓变△H＜0，△H-T△S在低温条件下能自发进行；
故答案为：K₁?K₂，＜，较低；
（3）反应③3H₂（g）+CO₂（g）═CH₃OH（g）+H₂O（g）是气体体积减小的放热反应，依据化学炮弹移动原理分析
A．缩小反应容器的容积，压强增大，平衡正向进行，故A不符合；
B．扩大反应容器的容积，压强减小，平衡逆向进行，故B符合；
C．反应是放热反应，升高温度，平衡逆向进行，故C符合；
D．使用合适的催化剂，改变反应速率不改变化学平衡，故D不符合；
E．从平衡体系中及时分离出CH₃OH，平衡正向进行，故E不符合；
故答案为：BC；
（4）500℃时，测得反应③在某时刻，CO₂（g）、H₂（g）、CH₃OH（g）、H₂O（g）的浓度分别为0.1mol?L^-1、0.8mol?L^-1、0.3mol?L^-1、0.15mol?L^-1，Q=

0.3×0.15

0．83×0.1

=0.88＜K=2.5，则此时v正＞v逆；
故答案为：＞；
（5）A、反应②已经平衡常数随温度变化分析为吸热反应，反应物能量低于生成物，图象符合，故A正确；
B、催化剂改变反应速率不改变化学平衡，平衡状态不变，图象不符合，故B错误；
C、①2H₂（g）+CO（g）?CH₃OH（g），依据数据分析，平衡常数随温度 升高减小，说明正反应为放热反应，反应物能量高于生成物，图象不符合，故C错误；
D、反应③3H₂（g）+CO₂（g）═CH₃OH（g）+H₂O（g）是放热盐，反应物能量高于生成物，图象符合，故D正确；
故答案为：AD；
（6）反应②CO₂（g）+H₂（g）?CO（g）+H₂O（g）是气体体积不变的吸热反应，反应的逆反应速率在下列不同条件随时间的变化曲线，开始时升温，逆反应速率增大，t₁时平衡，t₂时降压，逆反应速率减小，平衡不变，t₃时增加CO浓度，此时刻逆反应速率增大，随反应进行减小，大平衡状态大于t₂-t₃平衡状态的逆反应速率，t₄时又达到平衡，依据反应速率影响分析绘制出去下变化；画出t2至t4的曲线为如图所示
；
故答案为：；