Question

甲醇是重要的化学工业基础原料和液体燃料。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)的关系如图所示。则平衡状态由A变到B时，平衡常数K(A)???????????? K(B)（填“＞”、“＜”或“＝”）。

（3）判断反应③△H?????? 0； △S?????? 0（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）。在500℃、2L的密闭容器中，进行反应③，测得某时刻H2、CO2、 CH3OH、H2O的物质的量分别为6mol、2 mol、10 mol、10 mol，此时v(正) ????? v(逆) （填“>”“=”或“<”）

（4）一定温度下，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?????????????????? 。

（5）甲醇燃料电池通常采用铂电极，其工作原理如图所示，负极的电极反应为：?????????????????????? 。

（6）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0．2 mol/L的醋酸与0．1 mol/LBa(OH)2溶液等体积混合，则混合溶液中离子浓度由大到小的顺序为 ???????????????????????????????? 。

 

Answer 1

【答案】

（1）吸热（1分）

（2）=（1分）

（3）<? 、<（各1分）；K3 = K1·K2? （1分）; >（2分）

（4）加入催化剂（1分）；

将容器的体积快速压缩至2L（2分，只写出加压或缩小容器体积得1分）

（5）CH3OH - 6e- + H2O = CO2 + 6H+? （2分）

（6）c(CH3COO-)>c(Ba2+)>c(OH-)>c(H+)（2分）

【解析】

试题分析：（1）根据题给数据知，反应②的平衡常数K2随温度的升高而增大，故反应②是吸热反应；（2）化学平衡常数的影响因素为温度，根据题给信息知，A点和B点的温度相同，则平衡状态由A变到B时，平衡常数K(A)=K(B)；（3）根据题给反应知，反应①+反应②=反应③，根据三个反应的平衡常数表达式分析，K3= K1·K2；则500℃时K3=2.5，800℃K3=0.375，则反应③△H＜0；又反应③为气体物质的量减小的反应，则 △S＜0；根据题给数据计算浓度商Q=25/27＜K3=2.5，故反应③正向进行，此时v(正) ＞v(逆) ；（4）根据题给图像知，当曲线Ⅰ变为曲线Ⅱ时，一氧化碳的平衡浓度未发生变化，只是缩短了达平衡的时间，故改变的条件是加入催化剂；当曲线Ⅰ变为曲线Ⅲ时，达平衡的时间缩短，一氧化碳的平衡浓度增大为原来的1.5倍，改变的条件是将容器的体积快速压缩至2L；（5）根据题给装置图知，该电池为酸性甲醇燃料电池，负极的电极反应为：CH3OH - 6e- + H2O = CO2 + 6H+；（6）通常状况下，将0．2 mol/L的醋酸与0．1 mol/LBa(OH)2溶液等体积混合，二者恰好完全反应，所得溶液为醋酸钡溶液，为强碱弱酸盐水解呈碱性，则混合溶液中离子浓度由大到小的顺序为c(CH3COO-)>c(Ba2+)>c(OH-)>c(H+)。

考点：考查化学平衡图像分析、平衡常数的影响因素、外界条件对化学平衡的影响、电极反应式书写、盐类的水解等。