Question

【題目】甲醇是重要的化學(xué)工業(yè)基礎(chǔ)原料和液體燃料。工業(yè)上可利用CO或CO2來(lái)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）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“＝”）。

（2）反應(yīng)②是 (填“吸熱”或“放熱”）反應(yīng)。

（3）判斷反應(yīng)③△H 0；△S 0(填“>”“=”或“<”）

在500℃、2L的密閉容器中，進(jìn)行反應(yīng)③，測(cè)得某時(shí)刻H2、CO2、 CH3OH、H2O的物質(zhì)的量分別為6mol、2 mol、10 mol、10 mol，此時(shí)v(正） v(逆） (填“>”“=”或“<”）

（4）一定溫度下，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 。

（5）一定溫度下，C(s）和水蒸氣在密閉容器中，建立平衡狀態(tài)：C(s）+H2O(g）CO(g）+H2(g）；ΔH>0。

①平衡時(shí)混合氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量Mr(平）的取值范圍為__________>Mr(平）>__________。

②若使用CO和H2從逆反應(yīng)方向在相同溫度下建立平衡，則平衡混合氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量M′r(平）的取值范圍為__________>M′r(平）>__________。

Answer 1

【答案】

（1）=；（2）吸熱；

（3）<、<；>

（4）加入催化劑；將容器的體積壓縮至2L；

（5）①18；15；②28；2。

【解析】

試題分析：（1）化學(xué)平衡常數(shù)只受溫度影響，溫度不變其不變，所以KA=KB；故答案為：=；

（2）分析圖表數(shù)據(jù)，反應(yīng)②平衡常數(shù)隨溫度升高增大，平衡正向進(jìn)行，正反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，故答案為：吸熱；

（3）反應(yīng)③3H2(g）+CO2(g）CH3OH(g）+H2O(g），分析三個(gè)反應(yīng)的平衡常數(shù)表達(dá)式可知平衡常數(shù)K3=K1×K2，計(jì)算不同溫度下反應(yīng)③的平衡常數(shù)，500°C時(shí)，K3=K1×K2=2.5×1.0=2.5，800°C時(shí)，K3=K1×K2=2.5×0.15=0.375，結(jié)合溫度變化分析，隨溫度升高，平衡常數(shù)減小，平衡逆向進(jìn)行，所以判斷反應(yīng)是放熱反應(yīng)，反應(yīng)中氣體的物質(zhì)的量減少，熵減��；在500℃、2L的密閉容器中，進(jìn)行反應(yīng)③，測(cè)得某時(shí)刻H2、CO2、 CH3OH、H2O的物質(zhì)的量分別為6mol、2 mol、10 mol、10 mol，則H2(g）、CO2(g）、CH3OH(g）、H2O (g）的濃度(mol/L）分別為3、1、5、5，Q==0.93＜K=2.5，反應(yīng)正向進(jìn)行，V正＞V逆，故答案為：< 、<；＞；

（4）圖象分析曲線Ⅰ變化為曲線Ⅱ是縮短反應(yīng)達(dá)到平衡的時(shí)間，最后達(dá)到相同平衡狀態(tài)，體積是可變得是恒壓容器，說(shuō)明改變的是加入了催化劑；當(dāng)曲線Ⅰ變?yōu)榍�線Ⅲ時(shí)一氧化碳物質(zhì)的量增大，反應(yīng)是氣體體積不變的反應(yīng)，可變?nèi)萜髦袣怏w體積和濃度成反比，氣體物質(zhì)的量不變，曲線Ⅰ，體積為3L，一氧化碳濃度為3mol/L，改變條件不好為曲線Ⅱ，一氧化碳濃度為4.5mol/L，則體積壓縮體積為：3：V=4.5：3，V=2L，所以將容器的體積快速壓縮至2L符合；故答案為：加入催化劑；將容器的體積快速壓縮至2L；

（5）①反應(yīng)前平均相對(duì)分子質(zhì)量即為水蒸氣的相對(duì)分子質(zhì)量為18，假設(shè)C和水完全轉(zhuǎn)化為CO和氫氣，則生成2molCO和 2mol氫氣，Mr= = = 15 g/mol，所以平均相對(duì)分子質(zhì)量為15，故答案為：18；15；

②若使用CO和H2從逆反應(yīng)方向在相同溫度下建立平衡，則平衡混合氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量介于一氧化碳和氫氣的相對(duì)分子質(zhì)量之間，即28>M′r(平）>2，故答案為：28；2。