Question

【題目】甲醇是重要的化學工業基礎原料和液體燃料。工業上可利用CO或CO2來生產燃料甲醇。已知甲醇制備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）某溫度下反應①中H2的平衡轉化率(a）與體系總壓強(P）的關系如圖所示。則平衡狀態由A變到B時，平衡常數K(A） K(B）(填“＞”、“＜”或“＝”）。

（2）反應②是 (填“吸熱”或“放熱”）反應。

（3）判斷反應③△H 0；△S 0(填“>”“=”或“<”）

在500℃、2L的密閉容器中，進行反應③，測得某時刻H2、CO2、 CH3OH、H2O的物質的量分別為6mol、2 mol、10 mol、10 mol，此時v(正） v(逆） (填“>”“=”或“<”）

（4）一定溫度下，在3 L容積可變的密閉容器中發生反應②，已知c(CO）與反應時間t變化曲線Ⅰ如圖所示，若在t0時刻分別改變一個條件，曲線Ⅰ變為曲線Ⅱ和曲線Ⅲ。

當曲線Ⅰ變為曲線Ⅱ時，改變的條件是 。

當曲線Ⅰ變為曲線Ⅲ時，改變的條件是 。

（5）一定溫度下，C(s）和水蒸氣在密閉容器中，建立平衡狀態：C(s）+H2O(g）CO(g）+H2(g）；ΔH>0。

①平衡時混合氣體的平均相對分子質量Mr(平）的取值范圍為__________>Mr(平）>__________。

②若使用CO和H2從逆反應方向在相同溫度下建立平衡，則平衡混合氣體的平均相對分子質量M′r(平）的取值范圍為__________>M′r(平）>__________。

Answer 1

【答案】

（1）=；（2）吸熱；

（3）<、<；>

（4）加入催化劑；將容器的體積壓縮至2L；

（5）①18；15；②28；2。

【解析】

試題分析：（1）化學平衡常數只受溫度影響，溫度不變其不變，所以KA=KB；故答案為：=；

（2）分析圖表數據，反應②平衡常數隨溫度升高增大，平衡正向進行，正反應是吸熱反應，故答案為：吸熱；

（3）反應③3H2(g）+CO2(g）CH3OH(g）+H2O(g），分析三個反應的平衡常數表達式可知平衡常數K3=K1×K2，計算不同溫度下反應③的平衡常數，500°C時，K3=K1×K2=2.5×1.0=2.5，800°C時，K3=K1×K2=2.5×0.15=0.375，結合溫度變化分析，隨溫度升高，平衡常數減小，平衡逆向進行，所以判斷反應是放熱反應，反應中氣體的物質的量減少，熵減小；在500℃、2L的密閉容器中，進行反應③，測得某時刻H2、CO2、 CH3OH、H2O的物質的量分別為6mol、2 mol、10 mol、10 mol，則H2(g）、CO2(g）、CH3OH(g）、H2O (g）的濃度(mol/L）分別為3、1、5、5，Q==0.93＜K=2.5，反應正向進行，V正＞V逆，故答案為：< 、<；＞；

（4）圖象分析曲線Ⅰ變化為曲線Ⅱ是縮短反應達到平衡的時間，最后達到相同平衡狀態，體積是可變得是恒壓容器，說明改變的是加入了催化劑；當曲線Ⅰ變為曲線Ⅲ時一氧化碳物質的量增大，反應是氣體體積不變的反應，可變容器中氣體體積和濃度成反比，氣體物質的量不變，曲線Ⅰ，體積為3L，一氧化碳濃度為3mol/L，改變條件不好為曲線Ⅱ，一氧化碳濃度為4.5mol/L，則體積壓縮體積為：3：V=4.5：3，V=2L，所以將容器的體積快速壓縮至2L符合；故答案為：加入催化劑；將容器的體積快速壓縮至2L；

（5）①反應前平均相對分子質量即為水蒸氣的相對分子質量為18，假設C和水完全轉化為CO和氫氣，則生成2molCO和 2mol氫氣，Mr= = = 15 g/mol，所以平均相對分子質量為15，故答案為：18；15；

②若使用CO和H2從逆反應方向在相同溫度下建立平衡，則平衡混合氣體的平均相對分子質量介于一氧化碳和氫氣的相對分子質量之間，即28>M′r(平）>2，故答案為：28；2。