Question

【題目】甲醇是重要的化學(xué)工業(yè)基礎(chǔ)原料和清潔液體燃料。已知制備甲醇的有關(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）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)。

（2）反應(yīng)③的ΔH_________0(填“＞”或“＜”)。

（3）500℃時(shí)測(cè)得反應(yīng)③在某時(shí)刻H2(g)、CO2(g)、CH3OH(g)、H2O(g)的濃度(mol·L－1)分別為0.8、0.1、0.3、0.15，則此時(shí)υ正_____υ逆(填“>”、“＝”或“<”)。

（4）500℃時(shí)2L密閉容器中投入a mol H2、b mol CO發(fā)生反應(yīng)①；測(cè)得平衡時(shí)H2(g)、CO(g)的濃度(mol·L－1)分別為0.2、0.1則：

①平衡時(shí)H2的轉(zhuǎn)化率為________（保留一位有效數(shù)字）。

②若向平衡后的容器中再投入a mol H2、b mol CO，達(dá)平衡后，CH3OH的體積分?jǐn)?shù)與原平衡相比______________（填“增大”、“減小”或“不變”）

Answer 1

【答案】K1×K2 < > 0.09（或9%） 增大

【解析】

（1）依據(jù)反應(yīng)①+②得到反應(yīng)③，反應(yīng)③3H2（g）+CO2（g）CH3OH（g）+H2O（g）的平衡常數(shù)K3=K1×K2；

（2）500℃時(shí)K3=K1×K2=2.5×1.0=2.5；800℃時(shí)K3=K1×K2=0.15×2.50=0.375；故對(duì)于反應(yīng)③，升高溫度K減小，則平衡逆向移動(dòng)，則ΔH<0；

（3）在500℃、2L的密閉容器中，進(jìn)行反應(yīng)③，測(cè)得反應(yīng)③在某時(shí)刻，H2（g）、CO2（g）、CH3OH（g）、H2O （g）的濃度（mol/L）分別為0.8、0.1、0.3、0.15，Qc==0.88＜K=2.5，反應(yīng)正向進(jìn)行，υ正＞υ逆；

（4）500℃時(shí)2L密閉容器中投入a mol H2、b mol CO發(fā)生反應(yīng)①；測(cè)得平衡時(shí)H2(g)、CO(g)的濃度(mol·L－1)分別為0.2、0.1則：

① 2H2(g)＋CO(g)CH3OH(g)

開(kāi)始(mol/L) 0.5a 0.5b 0

轉(zhuǎn)化(mol/L) 0.5a-0.2 0.5b-0.1 0.5b-0.1

平衡(mol/L) 0.2 0.1 0.5b-0.1

K1==2.5，解得b =0.22，根據(jù)轉(zhuǎn)化之比等于化學(xué)計(jì)量數(shù)之比，0.5a-0.2=2×(0.5b-0.1)，解得a=2b=0.44，平衡時(shí)H2的轉(zhuǎn)化率為；

②若向平衡后的容器中再投入a mol H2、b mol CO，則相當(dāng)于恒容條件下增大壓強(qiáng)，平衡正向移動(dòng)，故達(dá)平衡后，CH3OH的體積分?jǐn)?shù)與原平衡相比增大。