Question

【题目】甲醇是重要的化学工业基础原料和清洁液体燃料。已知制备甲醇的有关化学反应以及在不同温度下的化学反应平衡常数如下表所示：

化学反应	平衡常数	温度/℃
		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）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)。

（2）反应③的ΔH_________0(填“＞”或“＜”)。

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

（4）500℃时2L密闭容器中投入a mol H2、b mol CO发生反应①；测得平衡时H2(g)、CO(g)的浓度(mol·L－1)分别为0.2、0.1则：

①平衡时H2的转化率为________（保留一位有效数字）。

②若向平衡后的容器中再投入a mol H2、b mol CO，达平衡后，CH3OH的体积分数与原平衡相比______________（填“增大”、“减小”或“不变”）

Answer 1

【答案】K1×K2 < > 0.09（或9%） 增大

【解析】

（1）依据反应①+②得到反应③，反应③3H2（g）+CO2（g）CH3OH（g）+H2O（g）的平衡常数K3=K1×K2；

（2）500℃时K3=K1×K2=2.5×1.0=2.5；800℃时K3=K1×K2=0.15×2.50=0.375；故对于反应③，升高温度K减小，则平衡逆向移动，则ΔH<0；

（3）在500℃、2L的密闭容器中，进行反应③，测得反应③在某时刻，H2（g）、CO2（g）、CH3OH（g）、H2O （g）的浓度（mol/L）分别为0.8、0.1、0.3、0.15，Qc==0.88＜K=2.5，反应正向进行，υ正＞υ逆；

（4）500℃时2L密闭容器中投入a mol H2、b mol CO发生反应①；测得平衡时H2(g)、CO(g)的浓度(mol·L－1)分别为0.2、0.1则：

① 2H2(g)＋CO(g)CH3OH(g)

开始(mol/L) 0.5a 0.5b 0

转化(mol/L) 0.5a-0.2 0.5b-0.1 0.5b-0.1

平衡(mol/L) 0.2 0.1 0.5b-0.1

K1==2.5，解得b =0.22，根据转化之比等于化学计量数之比，0.5a-0.2=2×(0.5b-0.1)，解得a=2b=0.44，平衡时H2的转化率为；

②若向平衡后的容器中再投入a mol H2、b mol CO，则相当于恒容条件下增大压强，平衡正向移动，故达平衡后，CH3OH的体积分数与原平衡相比增大。