Question

13．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所示：

化学反应	平衡 常数	温度/℃
		500	700	800
①2H2（g）+CO（g）?CH3OH（g）	K1	2.5	0.34	0.15
②H2（g）+CO2（g）?H2O（g）+CO（g）	K2	1.0	1.70	2.52
③3H2（g）+CO2（g）?CH3OH（g）+H2O（g）	K3

请回答下列问题：
（1）反应②是吸热（填“吸热”或“放热”）反应．
（2）据反应①与②可推导出K₁、K₂与K₃之间的关系，则K₃=K₁•K₂（用K₁、K₂表示）．
（3）500℃时测得反应③在某时刻，H₂（g）、CO₂（g）、CH₃OH（g）、H₂O（g）的浓度（mol•L^-1）分别为0.8、0.1、0.3、0.15，则此时v_正＞v_逆（填“＞”、“=”或“＜”）．
（4）反应①按照相同的物质的量投料，测得CO在不同温度下的平衡转化率与压强的关系如图所示．下列说法正确的是CD（填序号）．
A．温度：T₁＞T₂＞T₃
B．正反应速率：v（a）＞v（c），v（b）＞v（d）
C．平衡常数：K（a）＞K（c），K（b）=K（d）
D．平均摩尔质量：M（a）＞M（c），M（b）＞M（d）

Answer 1

分析 （1）依据反应②的平衡常数随温度变化判断反应能量变化；
（2）平衡常数是利用生成物平衡浓度幂次方乘积除以反应物平衡浓度幂次方乘积，结合反应①+②得到反应③，可得平衡常数K₃=K₁×K₂；
（3）计算浓度商和平衡常数比较分析判断反应进行方向；
（4）依据影响化学反应速率的因素和影响平衡移动的因素及根据平均摩尔质量=$\frac{总质量}{总物质的量}$进行判断．

解答 解：（1）反应②CO₂（g）+H₂（g）?CO（g）+H₂O（g）的平衡常数随温度升高增大，说明平衡正向进行，正反应是吸热反应；
故答案为：吸热；
（2）平衡常数是利用生成物平衡浓度幂次方乘积除以反应物平衡浓度幂次方乘积，结合反应①+②得到反应③，可得平衡常数K₃=K₁•K₂；
故答案为：K₁•K₂；
（3）500℃时，测得反应③在某时刻，CO₂（g）、H₂（g）、CH₃OH（g）、H₂O（g）的浓度分别为0.1mol•L^-1、0.8mol•L^-1、0.3mol•L^-1、0.15mol•L^-1，Q=$\frac{0.3×0.15}{0．{8}^{3}×0.1}$=0.88＜K=2.5，则此时v正＞v逆；
故答案为：＞；
（4）A．根据反应①中温度与K的关系，可推断该反应为放热反应，升温，平衡左移，CO的转化率减小，所以T₃＞T₂＞T₁，A错误；
B．反应速率v（c）＞v（a），v（b）＞v（d），B错误；
C．温度越高，平衡常数越小，压强对平衡常数无影响，所以K（a）＞K（c），K（b）=K（d），C正确；
D．升温，平衡左移，平均摩尔质量减小，加压，平衡右移，平均摩尔质量增大，所以M（a）＞M（c），M（b）＞M（d），D正确，
故选CD．

点评 本题考查了化学平衡、反应速率影响因素分析判断，平衡常数计算应用，掌握反应特征和平衡移动原理是关键，题目难度中等．