Question

【题目】目前工业上可利用 CO 或 CO2 来生产燃料甲醇，某研究小组对下列有关甲醇制取的三 个化学反应进行了探究。已知在不同温度下的化学平衡常数(K1、K2、K3)如表所示。

化学反应	焓变	平衡 常数	温度/℃
			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

请回答下列问题：

（1）反应②是_____(填“吸热”或“放热”)反应；反应③的平衡常数表达式为 K=_____；

（2）根据反应①与②可推导出 K1、K2 与 K3 之间的关系，则 K3＝_____(用 K1、K2 表示)；根据反应③判断ΔS_____(填“>”“＝”或“<”)0，在_____(填“较高”或“较低”)温度下有利于该反应自 发进行。

（3）要使反应③在一定条件下建立的平衡逆向移动，可采取的措施有___________ (填字母，后同)。

A．缩小反应容器的容积 B．增大反应容器的容积 C．升高温度

D．使用合适的催化剂 E．从平衡体系中及时分离出 CH3OH

（4）500 ℃时，测得反应③在某时刻，CO2(g)、H2(g)、CH3OH(g)、H2O(g)的浓度分别为 0.1 mol·L－1、0.8 mol·L－1、0.3 mol·L－1、0.15 mol·L－1，则此时 v(正)__________ v(逆)(填“>”“＝”或“<”)。

Answer 1

【答案】吸热 K1×K2 < 较低 BC >

【解析】

(1)反应②平衡常数随温度升高增大，说明升高温度平衡正向进行，正反应是吸热反应，反应③的平衡常数表达式为 K=

故答案为：吸热；；

(2)反应③3H2(g)+CO2(g)═CH3OH(g)+H2O(g)是气体体积减小的反应△S<0；分析反应特征可知反应①+②可得反应③，则平衡常数K3=K1×K2，计算不同温度下反应③的平衡常数，500C时，K3=K1×K2=2.5×1.0=2.5，800C时，K3=K1×K2=2.52×0.15=0.375，结合温度变化分析，随温度升高，平衡常数减小，平衡逆向进行，所以判断反应③是放热反应，焓变△H<0，利用复合判据△G=△H-T△S < 0反应自发进行，所以反应③在只有在低温下能自发进行，

故答案为：K1×K2；<；较低；

(3)A.缩小反应容器的容积，缩小反应容器的容积，压强增大，平衡向正向移动，故A错误；

B.扩大反应容器的容积，扩大反应容器的容积，压强减小，平衡逆向移动，故B正确；

C.由于K3=K1×K2，由表中数据可知，升高温度平衡常数减小，平衡逆向移动，故C正确；

D.使用合适的催化剂，可以加快反应速率，但不影响平衡移动，故D错误；

E.从平衡体系中及时分离出CH3OH，生成物浓度减小，平衡正向移动，故E错误；

故选BC；

(4)500℃时K3=K1×K2=2.5，浓度商Qc= =1.4<K=2.5，反应向正反应进行，故v(正)>v(逆)，

故答案为：>。