Question

（15分）甲醇是重要的化學(xué)工業(yè)基礎(chǔ)原料和清潔液體燃料。工業(yè)上可利用CO或CO2來生產(chǎn)燃料甲醇。已知甲醇制備的有關(guān)化學(xué)反應(yīng)以及在不同溫度下的化學(xué)反應(yīng)平衡常數(shù)如下表所示：

化學(xué)反應(yīng)	平衡常數(shù)	溫度℃
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）反應(yīng)②是 （填“吸熱”或“放熱”）反應(yīng)。

（2）某溫度下反應(yīng)①中H2的平衡轉(zhuǎn)化率（a）與體系總壓強(qiáng)（P）的關(guān)系如下圖所示。則平衡狀態(tài)由A變到B時(shí)，平衡常數(shù)K（A） K（B）（填“>”、“<”或“＝”）。據(jù)反應(yīng)①與②可推導(dǎo)出K1、K2與K3之間的關(guān)系，則K3＝ （用K1、K2表示）。

（3）在3 L容積可變的密閉容器中發(fā)生反應(yīng)②，已知c（CO）與反應(yīng)時(shí)間t變化曲線Ⅰ如圖所示，若在t0時(shí)刻分別改變一個(gè)條件，曲線Ⅰ變?yōu)榍�線Ⅱ和曲線Ⅲ。

當(dāng)曲線Ⅰ變?yōu)榍�線Ⅱ時(shí)，改變的條件是 。

當(dāng)曲線Ⅰ變?yōu)榍�線Ⅲ時(shí)，改變的條件是 。

（4）甲醇燃料電池有著廣泛的用途，同時(shí)Al—AgO電池是應(yīng)用廣泛的魚雷電 池，其原 理 如右圖所示。該電池的負(fù)極反應(yīng)式是 。

（5）一定條件下甲醇與一氧化碳反應(yīng)可以合成乙酸。通常狀況下，將a mol/L的醋酸與b mol/L Ba（OH）2溶液等體積混合，反應(yīng)平衡時(shí)，2c（Ba2+）=c（CH3COO－），用含a和b的代數(shù)式表示該混合溶液中醋酸的電離常數(shù)為 。

 

Answer 1

（15分）（1）吸熱（2分）

（2）＝（2分） K1·K2（2分）

（3）加入催化劑（2分）；將容器的體積（快速）壓縮至2L（2分）

（4）Al－3e- + 4OH- = AlO2- + 2H2O（2分）

（5）×10-7 （3分）

【解析】

試題分析：（1）溫度升高，反應(yīng)②的化學(xué)平衡常數(shù)增大，說明升溫對正反應(yīng)有利，所以正反應(yīng)是吸熱反應(yīng)；

（2）A與B的平衡狀態(tài)不同，但溫度相同，所以化學(xué)平衡常數(shù)相同，K（A）=K（B）；根據(jù)蓋斯定律，③=①+②，所以K3＝K1·K2；

（3）曲線Ⅱ與曲線I相比，CO的濃度未變，說明平衡未移動(dòng)，但達(dá)平衡的時(shí)間縮短，說明反應(yīng)速率加快，所以改變的條件是使用了催化劑；曲線III與曲線I相比，t0時(shí)刻CO的濃度瞬間增大到3mol/L，所以只能是縮小容器的體積，壓強(qiáng)增大，因?yàn)榉磻?yīng)②是反應(yīng)前后氣體物質(zhì)的量不變的反應(yīng)，所以平衡不移動(dòng)，曲線I與曲線III中的CO的物質(zhì)的量相等，原平衡中CO的物質(zhì)的量是3mol/L×3L=9mol，所以新平衡時(shí)容器的體積是9mol/4.5mol/L=2L，所以改變的條件是將容器的體積（快速）壓縮至2L；

（4）Al比Ag活潑，所以Al做負(fù)極，失去電子生成的鋁離子與氫氧根離子反應(yīng)最終生成偏鋁酸根離子和水，電極反應(yīng)式為Al－3e- + 4OH- = AlO2- + 2H2O

（5）反應(yīng)平衡時(shí)，2c（Ba2+）=c（CH3COO－），根據(jù)電荷守恒規(guī)律，有反應(yīng)平衡時(shí)，2c（Ba2+）+c(H+)=c（CH3COO－）+c(OH-)，所以溶液為中性，c(H+)= c(OH-)=1×10-7mol/L，醋酸是弱酸，氫氧化鋇是強(qiáng)堿，所以醋酸鋇的溶液應(yīng)呈堿性，現(xiàn)在溶液為中性，說明醋酸過量，設(shè)醋酸、氫氧化鋇的體積均是1L，完全反應(yīng)后c（Ba2+）=b/2mol/L，所以溶液中剩余醋酸的濃度為(a-2b)mol/2L，c（CH3COO－）=2 c（Ba2+）=2×b/2mol/L=bmol/L，該混合溶液中醋酸的電離常數(shù)為K= c（CH3COO－）·c(H+)/ c（CH3COOH）=×10-7

考點(diǎn)：考查化學(xué)反應(yīng)熱效應(yīng)的判斷，蓋斯定律的應(yīng)用，對圖像的分析，電化學(xué)原理的應(yīng)用，化學(xué)平衡常數(shù)的計(jì)算