Question

【題目】一氧化碳、二氧化碳的利用具有十分重要的意義，科學家提出以下幾個設想：

Ⅰ.二氧化碳與氫氣在催化劑作用下可制取低碳烯烴。

在一恒容密閉容器中分別投入1 molCO2、3molH2，發(fā)生反應：2CO2(g)+ 6H2(g)C2H4(g) +4H2O(g) △H；在不同溫度下，用傳感技術測出平衡時H2的物質的量變化關系如圖。則△H______ 0 (填“>”“<”或“不能確定”)。

Ⅱ. 甲醇是重要的化學工業(yè)基礎原料和清潔液體燃料。工業(yè)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(shù)如下表所示：

化學反應	平衡常數(shù)	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，如左下圖所示。則平衡狀態(tài)由A變到B時，平衡常數(shù)K(A)_____________K(B)（填“＞”、“＜”或“＝”）。據(jù)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)在3 L容積可變的密閉容器中發(fā)生反應②，已知c(CO)與反應時間t變化曲線Ⅰ如右上圖所示，若在t0時刻分別改變一個條件，曲線Ⅰ變?yōu)榍�線Ⅱ和曲線Ⅲ。當曲線Ⅰ變?yōu)榍�線Ⅲ時，改變的條件是_____________________。

(3)甲醇是重要的化工原料，可作為燃料。對于上述反應①而言：

(I)若該反應在恒溫恒容條件下進行，下列說法正確的是_________；

a．若混合氣體的平均摩爾質量不再改變，說明反應已達化學平衡狀態(tài)

b．反應達到平衡后，通入氬氣使壓強增大，平衡向右移動，CO轉化率增大

c．反應達到平衡后，升高溫度，平衡逆向移動，平衡常數(shù)減小

d．若使用催化劑，會改變反應的途徑，反應的焓變減小

(II)某溫度下，在一個容積為2L的密閉容器中進行該反應，已知此溫度下的平衡常數(shù) K=50，反應到某時刻測得各組分的物質的量如下：

物質	CO	H2	CH3OH
物質的量/mol	0.4	0.4	0.8

請比較此時正、逆反應速率的大�。�v正 ____v逆（填“>”、“<”或“=”）

(4)一定條件下甲醇與一氧化碳反應可以合成乙酸。通常狀況下，將a mol/L的醋酸與b mol/L Ba(OH)2溶液等體積混合后，溶液中：2c(Ba2＋)= c(CH3COO－)，用含a和b的代數(shù)式表示該混合溶液中醋酸的電離常數(shù)Ka為________________mol/L。

Answer 1

【答案】< = K1·K2 將體積壓縮為2 L a c =

【解析】

I.根據(jù)升高溫度，反應達到平衡時氫氣的物質的量增大，分析平衡移動方向確定；

II.(1)化學平衡常數(shù)只與溫度有關，與其他條件無關，分析反應特征就可得到K3與K1、K2的關系；

(2)觀察圖象中曲線由I→III時 c(CO)濃度變化、反應條件及反應特點分析；

(3)I.根據(jù)平衡狀態(tài)的特征、化學平衡、焓變的影響因素等分析；

(II)計算該時刻的，并把Qc與K進行比較再進行判斷；

(4)溶液等體積混合，微粒的物質的量濃度減半，結合電荷守恒及電離平衡常數(shù)的含義計算。

I. 升高溫度，達到平衡時H2的物質的量增大，說明升高溫度，化學平衡向逆反應方向移動，根據(jù)平衡移動原理：升高溫度，化學平衡向吸熱方向移動，可知：逆反應方向為吸熱反應，則該反應的正反應為放熱反應，所以△H＜0；

II. (1)反應由A狀態(tài)向B狀態(tài)轉化，由于溫度相同，化學平衡常數(shù)不變，因此K(A)=K(B)；觀察三個反應方程式可知：①+②=③，，；，可得三個化學反應的平衡常數(shù)的關系是K3=K1K2；

(2)觀察圖象，當曲線Ⅰ→Ⅲ時，CO的平衡濃度由3mol/L變?yōu)?/span>4.5mol/L，反應②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，假設達到Ⅲ時容器的容積為VL。氣體物質的量不變，3：V=4.5：3，解得V=2L，因此改變的條件是將容器的體積快速壓縮至2L；

(3) (I)a.反應在恒溫恒容條件下進行，該反應反應前后氣體總質量不變，是氣體體積減小的反應，所以根據(jù)可知，若混合氣體的物質的量不變，混合氣體的平均摩爾質量不變，反應已達化學平衡狀態(tài)，a正確；

b．反應達到平衡后，通入氬氣使壓強增大，但不能改變任何一種物質的濃度，所以平衡不移動，b錯誤；

c．根據(jù)表格中溫度與化學平衡常數(shù)的關系可知：升高溫度，平衡常數(shù)減小，說明升高溫度，化學平衡逆向移動，c正確；

d.使用催化劑，可改變反應途徑，降低反應的活化能，但不能改變反應物、生成物具有的能量，因此反應的焓不變，d錯誤；

(II)反應在該時刻的==50=K，說明反應處于平衡狀態(tài)，正、逆反應速率相等，所以V正=V逆；

(4)常溫下，將amol/LCH3COOH與bmol/L的Ba(OH)2溶液等體積混合后，c(Ba2＋)=b/2mol/L；在該混合溶液中由于2c(Ba2＋)= c(CH3COO－)，所以c(CH3COO－)=bmol/L，根據(jù)電荷守恒c(H+)+2c(Ba2＋)= c(CH3COO－)+c(OH-)，可知c(H+)=c(OH-)=1×10-7mol/L，溶液顯中性，根據(jù)醋酸的電離平衡常數(shù)表達式可得：K==mol/L。