Question

（15分）甲醇是重要的化学工业基础原料和清洁液体燃料。工业上可利用CO或CO₂来生产燃料甲醇。已知甲醇制备的有关化学反应以及在不同温度下的化学反应平衡常数如下表所示：

化学反应	平衡常数	温度℃
		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）反应②是           （填“吸热”或“放热”）反应。
（2）某温度下反应①中H₂的平衡转化率（a）与体系总压强（P）的关系如下图所示。则平衡状态由A变到B时，平衡常数K_（A）       K_（B）（填“>”、“<”或“＝”）。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）。

（3）在3 L容积可变的密闭容器中发生反应②，已知c（CO）与反应时间t变化曲线Ⅰ如图所示，若在t₀时刻分别改变一个条件，曲线Ⅰ变为曲线Ⅱ和曲线Ⅲ。
当曲线Ⅰ变为曲线Ⅱ时，改变的条件是            。
当曲线Ⅰ变为曲线Ⅲ时，改变的条件是            。

（4）甲醇燃料电池有着广泛的用途，同时Al—AgO电池是应用广泛的鱼雷电 池，其原 理 如右图所示。该电池的负极反应式是                        。

（5）一定条件下甲醇与一氧化碳反应可以合成乙酸。通常状况下，将a mol/L的醋酸与b mol/L Ba（OH）₂溶液等体积混合，反应平衡时，2c（Ba²⁺）=c（CH₃COO^－），用含a和b的代数式表示该混合溶液中醋酸的电离常数为             。

Answer 1

（15分）（1）吸热（2分） 
（2）＝（2分）  K₁·K₂（2分）
（3）加入催化剂（2分）；将容器的体积（快速）压缩至2L（2分）
（4）Al－3e^- + 4OH^- = AlO₂^- + 2H₂O（2分）  
（5）×10^-7 （3分）

解析试题分析：（1）温度升高，反应②的化学平衡常数增大，说明升温对正反应有利，所以正反应是吸热反应；
（2）A与B的平衡状态不同，但温度相同，所以化学平衡常数相同，K_（A）=K_（B）；根据盖斯定律，③=①+②，所以K₃＝K₁·K₂；
（3）曲线Ⅱ与曲线I相比，CO的浓度未变，说明平衡未移动，但达平衡的时间缩短，说明反应速率加快，所以改变的条件是使用了催化剂；曲线III与曲线I相比，t₀时刻CO的浓度瞬间增大到3mol/L，所以只能是缩小容器的体积，压强增大，因为反应②是反应前后气体物质的量不变的反应，所以平衡不移动，曲线I与曲线III中的CO的物质的量相等，原平衡中CO的物质的量是3mol/L×3L=9mol，所以新平衡时容器的体积是9mol/4.5mol/L=2L，所以改变的条件是将容器的体积（快速）压缩至2L；
（4）Al比Ag活泼，所以Al做负极，失去电子生成的铝离子与氢氧根离子反应最终生成偏铝酸根离子和水，电极反应式为Al－3e^- + 4OH^- = AlO₂^- + 2H₂O
（5）反应平衡时，2c（Ba²⁺）=c（CH₃COO^－），根据电荷守恒规律，有反应平衡时，2c（Ba²⁺）+c(H⁺)=c（CH₃COO^－）+c(OH^-)，所以溶液为中性，c(H⁺)= c(OH^-)=1×10^-7mol/L，醋酸是弱酸，氢氧化钡是强碱，所以醋酸钡的溶液应呈碱性，现在溶液为中性，说明醋酸过量，设醋酸、氢氧化钡的体积均是1L，完全反应后c（Ba²⁺）=b/2mol/L，所以溶液中剩余醋酸的浓度为(a-2b)mol/2L，c（CH₃COO^－）="2" c（Ba²⁺）=2×b/2mol/L=bmol/L，该混合溶液中醋酸的电离常数为K= c（CH₃COO^－）·c(H⁺)/ c（CH₃COOH）=×10^-7
考点：考查化学反应热效应的判断，盖斯定律的应用，对图像的分析，电化学原理的应用，化学平衡常数的计算