Question

【題目】甲醇是重要的化學工業基礎原料和清潔液體燃料。已知制備甲醇的有關化學反應以及在不同溫度下的化學反應平衡常數如下表所示：

化學反應	平衡常數	溫度/℃
		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）據反應①與②可推導出K1、K2與K3之間的關系，則K3＝________(用K1、K2表示)。

（2）反應③的ΔH_________0(填“＞”或“＜”)。

（3）500℃時測得反應③在某時刻H2(g)、CO2(g)、CH3OH(g)、H2O(g)的濃度(mol·L－1)分別為0.8、0.1、0.3、0.15，則此時υ正_____υ逆(填“>”、“＝”或“<”)。

（4）500℃時2L密閉容器中投入a mol H2、b mol CO發生反應①；測得平衡時H2(g)、CO(g)的濃度(mol·L－1)分別為0.2、0.1則：

①平衡時H2的轉化率為________（保留一位有效數字）。

②若向平衡后的容器中再投入a mol H2、b mol CO，達平衡后，CH3OH的體積分數與原平衡相比______________（填“增大”、“減小”或“不變”）

Answer 1

【答案】K1×K2 < > 0.09（或9%） 增大

【解析】

（1）依據反應①+②得到反應③，反應③3H2（g）+CO2（g）CH3OH（g）+H2O（g）的平衡常數K3=K1×K2；

（2）500℃時K3=K1×K2=2.5×1.0=2.5；800℃時K3=K1×K2=0.15×2.50=0.375；故對于反應③，升高溫度K減小，則平衡逆向移動，則ΔH<0；

（3）在500℃、2L的密閉容器中，進行反應③，測得反應③在某時刻，H2（g）、CO2（g）、CH3OH（g）、H2O （g）的濃度（mol/L）分別為0.8、0.1、0.3、0.15，Qc==0.88＜K=2.5，反應正向進行，υ正＞υ逆；

（4）500℃時2L密閉容器中投入a mol H2、b mol CO發生反應①；測得平衡時H2(g)、CO(g)的濃度(mol·L－1)分別為0.2、0.1則：

① 2H2(g)＋CO(g)CH3OH(g)

開始(mol/L) 0.5a 0.5b 0

轉化(mol/L) 0.5a-0.2 0.5b-0.1 0.5b-0.1

平衡(mol/L) 0.2 0.1 0.5b-0.1

K1==2.5，解得b =0.22，根據轉化之比等于化學計量數之比，0.5a-0.2=2×(0.5b-0.1)，解得a=2b=0.44，平衡時H2的轉化率為；

②若向平衡后的容器中再投入a mol H2、b mol CO，則相當于恒容條件下增大壓強，平衡正向移動，故達平衡后，CH3OH的體積分數與原平衡相比增大。