Question

17．甲醇是重要的化學工業(yè)基礎原料和液體燃料．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是吸熱（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1所示．則平衡狀態(tài)由A變到B時，平衡常數K_（A）=K_（B）（填“＞”、“＜”或“=”）．

（3）判斷反應③△H＜0；△S＜0（填“＞”“=”或“＜”）
在500℃、2L的密閉容器中，進行反應③，測得某時刻H₂、CO₂、CH₃OH、H₂O的物質的量分別為6mol、2mol、10mol、10mol，此時v_（正）＞v_（逆） （填“＞”“=”或“＜”）
（4）一定溫度下，在3L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2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，改變的條件是加入催化劑．

Answer 1

分析 （1）分析圖表數據，反應②平衡常數隨溫度升高增大，平衡正向進行，正反應是吸熱反應；
（2）依據平衡常數隨溫度變化，不隨壓強變化分析；
（3）反應③是氣體體積減小的反應△S＜0，結合溫度變化分析判斷反應焓變△H＜0；依據反應①+②得到反應③，所以平衡常數K₃=K₁×K₂；依據某時刻濃度商計算和平衡常數比較判斷反應進行的方向；
（4）圖象分析曲線Ⅰ變化為曲線Ⅱ是縮短反應達到平衡的時間，最后達到相同平衡狀態(tài)，體積是可變得是恒壓容器，說明改變的是加入了催化劑；當曲線Ⅰ變?yōu)榍�線Ⅲ時一氧化碳物質的量增大，反應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，氣體物質的量不變．

解答 解：（1）分析圖表數據，反應②平衡常數隨溫度升高增大，平衡正向進行，正反應是吸熱反應，
故答案為：吸熱；
（2）依據平衡常數隨溫度變化，不隨壓強變化分析，圖象中平衡狀態(tài)由A變到B時，壓強改變，溫度不變，所以平衡常數不變，
故答案為：=；
（3）依據反應①+②得到反應③3H₂（g）+CO₂（g）═CH₃OH（g）+H₂O（g）是氣體體積減小的反應△S＜0，結合溫度變化分析，500℃時K₃=K₁×K₂=2.5，800℃時K₃=K₁×K₂=2.5×0.15，隨溫度升高，平衡常數減小，平衡逆向進行，所以判斷反應是放熱反應，焓變△H＜0，
500℃時K₃=K₁×K₂=2.5，測得某時刻H₂、CO₂、CH₃OH、H₂O的物質的量分別為6mol、2mol、10mol、10mol，Q=$\frac{5×5}{{3}^{3}×1}$=0.93＜K=2.5，反應正向進行，V正＞V逆；
故答案為：＜；＜；＞；
（4）圖象分析曲線Ⅰ變化為曲線Ⅱ是縮短反應達到平衡的時間，最后達到相同平衡狀態(tài)，體積是可變得是恒壓容器，說明改變的是加入了催化劑，故答案為：加入催化劑．

點評 本題綜合考查化學平衡的影響因素，化學平衡的計算與判斷，為高考常見題型和高頻考點，注意把握圖象的分析與判斷，本題還要注意平衡常數的計算與運用，難度不大．