Question

由化学工业出版社2013年出版的《甲醇工艺学》介绍，工业上可利用CO或CO2来生产燃料甲醇。相关数据如下表所示：

化学反应	平衡常数	温度 ℃
500	700	800
①2H2(g)＋CO(g) CH3OH(g)　ΔH1 ②H2(g)＋CO2(g) H2O(g)＋CO(g)　ΔH2 ③3H2(g)＋CO2(g) CH3OH(g)＋H2O(g)　ΔH3	K1K2 K3	2.51.0	0.341.70	0.152.52

请回答下列问题：

(1)反应①是________(填“吸热”或“放热”)反应。

(2)上述三个反应中ΔH1、ΔH2、ΔH3的关系式为____________。

(3)判断反应③的ΔH－ΔS________0。

(4) 反应③是在恒容密闭等温条件下，当反应达到平衡时，H2的物质的量浓度为c1，然后向容器中再加入一定量的H2，待反应再一次达到平衡后，H2的物质的量浓度为c2。则是c1________c2的关系。(填＞、＜、＝)。

(5)CO2(g)＋3H2(g)＝CH3OH(g)＋H2O(g)　ΔH3＝－a kJ/mol。下列措施中能使n(CH3OH)/n(CO2)增大的是________(填写序号)。

a．升高温度　　　　　　　　　　　　 b．充入He(g)，使体系压强增大

c．将H2O(g)从体系中分离             d．再充入1 mol CH3OH(g)

(6) 500 ℃，反应CO2(g)＋3H2(g)===CH3OH(g)＋H2O(g)，ΔH3＝－a kJ/mol。在1 L密闭容器中充入1 mol CO2、3 mol H2，平衡后热量变化为Q kJ，CO2的转化率为________。

Answer 1

解析：(1)温度越高，平衡常数越小，说明平衡左移，则反应①是放热反应。(2)由盖斯定律推导。(3)反应③是气体体积减少的反应，是一个熵减反应。(4)若是恒容密闭容器、反应后整个体系的压强比之前来说减小了，  加入氢气虽然正向移动，但是CO2(g)浓度较小、CH3OH(g) 浓度增大、H2O(g)浓度增大，且平衡常数不变达到平衡时H2的物质的量浓度一定增大，故c1＜c2 Q1/a。(5)根据勒夏特列原理，平衡移动只能减弱其变化趋势，所以加入CH3OH，平衡虽然逆向移动，但只是减弱了甲醇的增大趋势，最后还是增大了。(6)500 ℃，反应CO2(g)＋3H2(g)===CH3OH(g)＋H2O(g)，ΔH3＝－a kJ/mol，表示1 mol CO2、3 mol H2完全反应时放出的热量是a kJ，实际情况是平衡后热量变化为Q1 kJ，也就是反应进行到Q/a程度。

答案：(1)放热(2分)　(2)ΔH1＝ΔH3－ΔH2(3分)　(3)＜(2分)　(4)＜(2分)　(5)cd(3分)　(6)Q/a(3分)