Question

9．已知制备甲醇的有关化学反应及平衡常数如表所示：

化学反应	反应热	平衡常数（850℃）
①CO2 （g）+3H2 （g）═CH3OH（g）+H2O（g）	△H1=-48.8 kJ•molˉ1	K1=320
②CO（g）+H2O（g）═H2（g）+CO2（g）	△H2=-41.2 kJ•molˉ1	K2
③CO（g）+2H2（g）═CH3OH（g）	△H3	K3=160

（1）则反应△H₃=-90kJ•molˉ¹；K₂=0.5（填数据）；
（2）850℃时，在密闭容器中进行反应①，开始时只加入CO₂、H₂，反应10min后测得各组分的浓度如下

物质	H2	CO2	CH3OH	H2O
浓度（mol•Lˉ1）	0.2	0.2	0.4	0.4

（Ⅰ）该时间段内反应速率v（H₂）=0.12mol/（L•min）；
（Ⅱ）比较此时正逆反应的速率的大小：v_正＞v_逆（选填“＞、＜或=”）；
（Ⅲ）反应达到平衡后，保持其他条件不变，只把容器的体积缩小一半，平衡正向（选填“逆向”、“正向”或“不”）移动，该反应的平衡常数不变（选填“增大”“减小”“不变”）．
（3）依据温度对反应①的影响，在图坐标系中，画出一定条件下的密闭容器内，从通入原料气开始，随温度不断升高，甲醇物质的量变化的曲线示意图．

Answer 1

分析 （1）根据盖斯定律，将①+②=③，据此计算△H₃；将反应③-①可得反应②，则平衡常数有K₂=$\frac{{K}_{3}}{{K}_{1}}$，据此计算；
（2）（Ⅰ）根据v=$\frac{△c}{△t}$计算v（CH₃OH），再利用速率之比等于化学计量数之比计算v（H₂）；
（Ⅱ）计算此时的浓度商Qc，与平衡常数相比判断反应进行方向，据此判断速率大小；
（Ⅲ）容器的体积缩小一半，压强增大，平衡向体积减小的方向移动；平衡常数只受温度影响，温度不变，平衡常数不变．

解答 解：（1）根据盖斯定律，将①+②=③，所以△H₃=△H₁+△H₂═-48.8 kJ•molˉ¹+（-41.2 kJ•molˉ¹）=-90 KJ/mol，将反应③-①可得反应②，则平衡常数有K₂=$\frac{{K}_{3}}{{K}_{1}}$=$\frac{160}{320}$=0.5，
故答案为：-90；0.5；
（2）（Ⅰ）由表中数据可知，l0min内甲醇的浓度变化为0.4mol/L，故v（CH₃OH）=$\frac{0.4mol/L}{10min}$=0.04mol/（L•min），速率之比等于化学计量数之比，故v（H₂）=3v（CH₃OH）=3×0.04mol/（L•min）=0.12mol/（L•min），
故答案为：0.12mol/（L•min）；
（Ⅱ）10min时，CO₂的浓度为0.2mol/L，氢气的浓度为0.2mol/L，甲醇的浓度为0.4mol/L，水的浓度为0.4mol/L，故此时的浓度商Qc=$\frac{0.4×0.4}{0．{2}^{3}×0.2}$=100，小于平衡常数320，故反应向正反应进行，故v_正＞v_逆，
故答案为：＞；
（Ⅲ）容器的体积缩小一半，压强增大，平衡向体积减小的方向移动，故平衡向正反应移动；平衡常数只受温度影响，与压强无关，温度不变，平衡常数不变；
故答案为：正向；不变；

（3）反应①是放热反应，反应达到一定温度才可以发生反应，开始反应，甲醇物质的量增大，达到平衡状态，继续升温，平衡逆向进行，甲醇物质的量减小，画出的图象为：，
故答案为；．

点评 本题考查化学平衡常数及影响因素、意义，反应速率计算等，难度中等，（1）中判断有固体碳参加反应是关键，注意化学平衡常数大小说明反应进行程度，与反应难易无关、与反应速率无关．