Question

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）反應②是       （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，如圖所示。則平衡狀態(tài)由A變到B時，平衡常數K_(A)     K_(B)（填“＞”、“＜”或“＝”）。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）。

（3）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Ⅱ時，改變的條件是                           。

當曲線Ⅰ變?yōu)榍�線Ⅲ時，改變的條件是                           。

（4）甲醇燃料電池有著廣泛的用途，同時Al-AgO電池是應用廣泛的魚  雷電池，其原理如圖所示。該電池的負極反應式是             

（5）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/LBa(OH)₂溶液等體積混合，反應平衡時，2c(Ba^2＋)= c(CH₃COO^－)，用含a和b的代數式表示該混合溶液中醋酸的電離常數為                。

 

Answer 1

【答案】

（1）吸熱（2分）

（2）=（2分）  K₁·K₂（2分）；

（3）加入催化劑（2分）；將容器的體積(快速)壓縮至2L（2分，僅答加壓的給1分）

（4）Al - 3e^－ + 4OH^－= AlO+ 2H₂O（2分）

（5）×10^－7（3分）

【解析】

試題分析：（1）由表格中信息知：對于反應②升高溫度化學平衡常數增大，平衡向右移動，正反應為吸熱反應；

（2）由題給圖像知：平衡狀態(tài)由A變到B時，改變的外界條件是增大壓強，而影響化學平衡常數的外界條件只有溫度，所以K_(A)= K_(B)；觀察三個化學方程式知：③=①+②，則化學平衡常數K₃= K₁·K₂；

（3）對于反應②：在t₀時刻改變一個條件，曲線Ⅰ變?yōu)榍�線Ⅱ，由圖像可知平衡時c(CO)不變，說明平衡沒有移動，但縮短了達平衡的時間，改變的條件為加入催化劑；當曲線Ⅰ變?yōu)榍�線Ⅲ時，CO的平衡濃度由3.0mol/L迅速變?yōu)?.5 mol/L，反應在3 L容積可變的密閉容器中發(fā)生，且該反應兩邊氣體物質的系數相等，則改變的條件為將容器的體積(快速)壓縮至2L；

（4）觀察Al-AgO電池裝置圖可知Al做原電池的負極，發(fā)生氧化反應，電極反應式為

Al - 3e^－ + 4OH^－= AlO+ 2H₂O

（5）醋酸的電離方程式為CH₃COOH CH₃COO^-+H⁺,要計算醋酸的電離常數也就是求[CH₃COOH]、[CH₃COO^-]和[H⁺],根據題給信息反應后剩余醋酸的濃度為（a-2b）/2mol/L,混合液中的電荷守恒式為2[Ba²⁺]+[H⁺]=[CH₃COO^-]+[OH^-]，又反應平衡時，2[Ba^2＋]= [CH₃COO^－]，得[CH₃COO^-]=b mol/L，[H⁺]=[OH^-]=10^－7 mol/L,帶入平衡常數表達式計算可得。

考點：以甲醇生產和應用為載體考查熱化學、化學反應速率和平衡、電化學以及電離平衡常數的計算。