Question

【题目】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）如表所示：
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）如表所示：

化学反应	焓变	平衡常数	温度/℃
			500	700	800
①2H2（g）+CO（g）CH3OH（g）	△H1	K1	2.5	0.34	0.15
②CO2（g）+H2（g）CO（g）+H2O（g）	△H2	K2	1.0	1.70	2.52
③CO2（g）+3H2（g）CH3OH（g）+H2O（g）	△H3	K3

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），
△H3═（用△H1、△H2表示）；根据反应③判断△S0（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正向移动，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.降低温度
E.使用合适的催化剂
F.从平衡体系中及时分离出CH3OH
（4）500°C时，测得反应③在某时刻，CO2（g）、H2（g）、CH3OH（g）、H2O（g）的浓度分别为0.1molL﹣1、0.3molL﹣1、0.3molL﹣1、0.15molL﹣1 ， 则此时v正v逆（填“＞”、“=”或“＜”）．
（5）根据表格测得焓变，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下随时间的变化曲线，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

【答案】
（1）吸热
（2）K1×K2；△H1+△H2；＜；较低
（3）ADF
（4）＜
（5）AD
（6）解：
【解析】解：（1）反应②平衡常数随温度升高增大，说明升高温度平衡正向进行，正反应是吸热反应，
所以答案是：吸热；（2）反应①+②可得反应③，则平衡常数K3=K1×K2 ， 反应③是气体体积减小的反应△S＜0，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=2.52×0.15=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，所以反应在低温下能自发进行，依据反应①+②得到反应③，所以平衡常数K3=K1×K2；所以△H3═△H1+△H2；
所以答案是：K1×K2；△H3═△H1+△H2；＜；较低；（3）A．缩小反应容器的容积，缩小反应容器的容积，压强增大，平衡向正向移动，故正确；
B．扩大反应容器的容积，扩大反应容器的容积，压强减小，平衡逆向移动，故错误；
C．由于K3=K1×K2 ， 由表中数据可知，升高温度平衡常数减小，平衡逆向移动，故错误；
D．由于K3=K1×K2 ， 由表中数据可知，降低温度平衡常数增大，平衡正向移动，故正确；
E．使用合适的催化剂，可以加快反应速率，但不影响平衡移动，故错误；
F．从平衡体系中及时分离出CH3OH，生成物浓度减小，平衡正向移动，故正确，
故选：ADF；（4）500℃时K3=K1×K2=2.5，浓度商Qc= =16＞K=2.5，反应向逆反应进行，故v（正）＜v（逆），
所以答案是：＜；（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；
所以答案是：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
；
所以答案是： ．
【考点精析】通过灵活运用化学平衡状态本质及特征，掌握化学平衡状态的特征：“等”即 V正=V逆>0；“动”即是动态平衡，平衡时反应仍在进行；“定”即反应混合物中各组分百分含量不变；“变”即条件改变，平衡被打破，并在新的条件下建立新的化学平衡；与途径无关，外界条件不变，可逆反应无论是从正反应开始，还是从逆反应开始，都可建立同一平衡状态（等效）即可以解答此题．