Question

5．甲醇是一種可再生能源，具有開發和應用的廣闊前景，工業上一般可采用如下反應來合成甲醇：
2H₂（g）+CO（g）?CH₃OH（g）
（1）如表所列數據是該反應在不同溫度下的化學平衡常數（K）

溫度	250℃	300℃	350℃
K	2.041	0.270	0.012

①該反應的平衡常數表達式K=$\frac{c（C{H}_{3}OH）}{{c}^{2}（{H}_{2}）•c（CO）}$，△H＜0（填“＞”、“＜”或“=”）．
②按下列物質的量發生反應，CO的轉化率由大到小的順序是甲＞丙＞乙（填甲乙丙）．

編號	C（H2）mol/L	C（CO）mol/L
甲	2	1
乙	1	2
丙	1	1

（2）已知在常溫常壓下：化學反應①②③④的平衡常數分別為K₁，K₂，K₃，K₄
①2CH₃OH（l）+3O₂（g）═2CO₂（g）+4H₂O（g）  K₁
②2CO（g）+O₂（g）═2CO₂（g） K₂
③H₂O（g）═H₂O（l） K₃
④CH₃OH（l）+O₂（g）═CO（g）+2H₂O（l）K₄
則K₄=$\frac{{{K}_{1}}^{\frac{1}{2}}•{{K}_{3}}^{2}}{{{K}_{2}}^{\frac{1}{2}}}$（用含有K₁，K₂，K₃的代數式表達）

Answer 1

分析 （1）①依據化學方程式和平衡常數概念書寫，依據平衡常數隨溫度變化判斷反應能量變化；
②反應為氫氣和CO，則$\frac{n（{H}_{2}）}{c（CO）}$比值越大，CO的轉化率越大；
（2）①2CH₃OH（l）+3O₂（g）═2CO₂（g）+4H₂O（g）  K₁=$\frac{{c}^{4}（{H}_{2}O）{c}^{2}（C{O}_{2}）}{{c}^{3}（C{H}_{3}OH）{c}^{3}（{O}_{2}）}$
②2CO（g）+O₂（g）═2CO₂（g） K₂=$\frac{{c}^{2}（C{O}_{2}）}{{c}^{2}（CO）c（{O}_{2}）}$
③H₂O（g）═H₂O（l） K₃=$\frac{1}{c（{H}_{2}O）}$
④CH₃OH（l）+O₂（g）═CO（g）+2H₂O（l） K₄=$\frac{c（CO）{c}^{2}（{H}_{2}O）}{c（C{H}_{3}OH）c（{O}_{2}）}$．

解答 解：（1）①K=$\frac{c（C{H}_{3}OH）}{{c}^{2}（{H}_{2}）•c（CO）}$由表中數據可知溫度升高，K值減小，說明平衡向逆反應方向移動，逆反應為吸熱反應，正反應即為放熱反應△H＜0，
故答案為：$\frac{c（C{H}_{3}OH）}{{c}^{2}（{H}_{2}）•c（CO）}$；＜；
②增加氫氣的濃度，平衡正向移動，則CO的轉化率增大，反應為氫氣和CO，則$\frac{n（{H}_{2}）}{c（CO）}$比值越大，CO的轉化率越大，所以CO的轉化率由大到小的順序是甲＞丙＞乙，故答案為：甲＞丙＞乙；
（2）①2CH₃OH（l）+3O₂（g）═2CO₂（g）+4H₂O（g）  K₁=$\frac{{c}^{4}（{H}_{2}O）{c}^{2}（C{O}_{2}）}{{c}^{3}（C{H}_{3}OH）{c}^{3}（{O}_{2}）}$
②2CO（g）+O₂（g）═2CO₂（g） K₂=$\frac{{c}^{2}（C{O}_{2}）}{{c}^{2}（CO）c（{O}_{2}）}$
③H₂O（g）═H₂O（l） K₃=$\frac{1}{c（{H}_{2}O）}$
④CH₃OH（l）+O₂（g）═CO（g）+2H₂O（l）
 K₄=$\frac{c（CO）{c}^{2}（{H}_{2}O）}{c（C{H}_{3}OH）c（{O}_{2}）}$=$\frac{{{K}_{1}}^{\frac{1}{2}}•{{K}_{3}}^{2}}{{{K}_{2}}^{\frac{1}{2}}}$，
故答案為：$\frac{{{K}_{1}}^{\frac{1}{2}}•{{K}_{3}}^{2}}{{{K}_{2}}^{\frac{1}{2}}}$．

點評 本題考查平衡常數表達式和計算，平衡移動原理分析應用等，為高頻考點，側重考查學生的分析、計算能力，注意把握平衡常數的意義，題目難度中等．