Question

【題目】目前工業(yè)上可利用CO或CO2來生產(chǎn)燃料甲醇，某研究小組對(duì)下列有關(guān)甲醇制取的三條化學(xué)反應(yīng)原理進(jìn)行了探究。已知在不同溫度下的化學(xué)平衡常數(shù)(K1、K2、K3)如表所示。

化學(xué)反應(yīng)	焓變	平衡 常數(shù)	溫度/℃
			500	700	800
①2H2(g)＋CO(g)CH3OH(g)	ΔH1	K1	2.5	0.34	0.15
②CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g)	ΔH2	K2	1.0	1.70	2.52
③CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)	ΔH3	K3

請(qǐng)回答下列問題：

（1）反應(yīng)②是________(填“吸熱”或“放熱”)反應(yīng)。

（2）根據(jù)反應(yīng)①與②可推導(dǎo)出K1、K2與K3之間的關(guān)系，則K3＝________(用K1、K2表示)；根據(jù)反應(yīng)③判斷ΔS________(填“>”“＝”或“<”)0，在________(填“較高”或“較低”)溫度下有利于反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行。

（3）要使反應(yīng)③在一定條件下建立的平衡逆向移動(dòng)，可采取的措施有________(填字母，后同)。

A．縮小反應(yīng)容器的容積 B．增大反應(yīng)容器的容積

C．升高溫度 D．使用合適的催化劑 E．從平衡體系中及時(shí)分離出CH3OH

（4）500 ℃時(shí)，測得反應(yīng)③在某時(shí)刻，CO2(g)、H2(g)、CH3OH(g)、H2O(g)的濃度分別為0.1 mol·L－1、0.8 mol·L－1、0.3 mol·L－1、0.15 mol·L－1，則此時(shí)v(正)________v(逆)(填“>”“＝”或“<”)。

Answer 1

【答案】 吸熱 K1·K2 < 較低 B、C >

【解析】（1）由表中信息可知，反應(yīng)②的平衡常數(shù)隨溫度升高而增大，所以其為吸熱反應(yīng)。

（2）由①+②可得到反應(yīng)③，由平衡常數(shù)的表達(dá)式可知，K3＝K1·K2，由表中K1、K2的數(shù)據(jù)可以求出K3，可以發(fā)現(xiàn)K3隨溫度升高而減小，所以反應(yīng)③也是放熱反應(yīng)，△H<0；反應(yīng)③的氣體分子數(shù)減少了，所以其ΔS<0，根據(jù)復(fù)合判據(jù)可知，該反應(yīng)在較低溫度下有利于該反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行。

（3）對(duì)于反應(yīng)③改變條件：A．縮小反應(yīng)容器的容積，平衡向右移動(dòng)；B．增大反應(yīng)容器的容積，平衡向左移動(dòng)；C．升高溫度，平衡向左移動(dòng)；D．使用合適的催化劑，平衡不移動(dòng)；E．從平衡體系中及時(shí)分離出CH3OH，平衡向右移動(dòng)。綜上所述，要使反應(yīng)③在一定條件下建立的平衡逆向移動(dòng)，可采取的措施有B、C。

（4）500 ℃時(shí)，反應(yīng)③的平衡常數(shù)為2.5。若測得反應(yīng)③在某時(shí)刻CO2(g)、H2(g)、CH3OH(g)、H2O(g)的濃度分別為0.1 mol·L－1、0.8 mol·L－1、0.3 mol·L－1、0.15 mol·L－1，則Qc=0.88<2.5，所以此時(shí)正在向正反應(yīng)方向進(jìn)行，v(正) >v(逆)。