Question

11．甲醇是重要的化學工業基礎原料和清潔液體燃料．工業上可利用CO或CO₂來生產燃料甲醇．已知制備甲醇的有關化學反應以及在不同溫度下的化學平衡常數如表所示：

化學反應	平衡常溫	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	2.5
③3H2（g）+CO2（g）?CH3OH（g）+H2O（g）	K3

（1）反應②是吸熱（填“吸熱”或“放熱”）反應．
（2）某溫度下反應①中H₂的平衡轉化率（a）與體系總壓強（p）的關系如圖甲所示．則平衡狀態由A變到B時，平衡常數K（A）=K（B）（填“＞”“＜”或“=”）．
（3）據反應①與②可推導出K₁、K₂與K₃之間的關系，則K₃=K₁•K₂（用K₁、K₂表示）．500℃時測得反應③在某時刻時，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v_正＞v_逆（填“＞”“=”或“＜”）．
（4）在3L容積可變的密閉容器中發生反應②，已知c（CO）-t（反應時間）變化曲線Ⅰ如圖乙所示，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，改變的條件是加入催化劑
當曲線Ⅰ變為曲線Ⅲ時，改變的條是將容器的體積快速壓縮至2L．

Answer 1

分析 （1）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；
（2）依據平衡常數隨溫度變化，不隨壓強變化分析；
（3）反應③是氣體體積減小的反應△S＜0，分析反應特征可知平衡常數K₃=K₁×K₂，計算不同溫度下反應③的平衡常數，結合溫度變化分析判斷反應焓變△H＜0，依據反應①+②得到反應③，所以平衡常數K₃=K₁×K₂；依據某時刻濃度商計算和平衡常數比較判斷反應進行的方向；
（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．

解答 解：（1）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；
（2）依據平衡常數隨溫度變化，不隨壓強變化分析，圖象中平衡狀態由A變到B時，壓強改變，溫度不變，所以平衡常數不變；故答案為：=；
（3）反應③3H₂（g）+CO₂（g）═CH₃OH（g）+H₂O（g）是氣體體積減小的反應△S＜0，依據反應①+②得到反應③，所以平衡常數K₃=K₁×K₂；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，Q=$\frac{0.15×0.3}{0．{8}^{3}×0.1}$=0.87＜K=2.5，反應正向進行，V_正＞V_逆，
故答案為：=；K₁•K₂；＞；
（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．

點評 本題考查了化學平衡影響因素分析判斷，平衡常數計算和影響條件的應用，難溶電解質溶液中溶度積的計算，題目綜合性較大．