Question

9．已知制備甲醇的有關(guān)化學(xué)反應(yīng)及平衡常數(shù)如表所示：

化學(xué)反應(yīng)	反應(yīng)熱	平衡常數(shù)（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）則反應(yīng)△H₃=-90kJ•molˉ¹；K₂=0.5（填數(shù)據(jù)）；
（2）850℃時(shí)，在密閉容器中進(jìn)行反應(yīng)①，開始時(shí)只加入CO₂、H₂，反應(yīng)10min后測得各組分的濃度如下

物質(zhì)	H2	CO2	CH3OH	H2O
濃度（mol•Lˉ1）	0.2	0.2	0.4	0.4

（Ⅰ）該時(shí)間段內(nèi)反應(yīng)速率v（H₂）=0.12mol/（L•min）；
（Ⅱ）比較此時(shí)正逆反應(yīng)的速率的大�。簐_正＞v_逆（選填“＞、＜或=”）；
（Ⅲ）反應(yīng)達(dá)到平衡后，保持其他條件不變，只把容器的體積縮小一半，平衡正向（選填“逆向”、“正向”或“不”）移動(dòng)，該反應(yīng)的平衡常數(shù)不變（選填“增大”“減小”“不變”）．
（3）依據(jù)溫度對反應(yīng)①的影響，在圖坐標(biāo)系中，畫出一定條件下的密閉容器內(nèi)，從通入原料氣開始，隨溫度不斷升高，甲醇物質(zhì)的量變化的曲線示意圖．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)蓋斯定律，將①+②=③，據(jù)此計(jì)算△H₃；將反應(yīng)③-①可得反應(yīng)②，則平衡常數(shù)有K₂=$\frac{{K}_{3}}{{K}_{1}}$，據(jù)此計(jì)算；
（2）（Ⅰ）根據(jù)v=$\frac{△c}{△t}$計(jì)算v（CH₃OH），再利用速率之比等于化學(xué)計(jì)量數(shù)之比計(jì)算v（H₂）；
（Ⅱ）計(jì)算此時(shí)的濃度商Qc，與平衡常數(shù)相比判斷反應(yīng)進(jìn)行方向，據(jù)此判斷速率大��；
（Ⅲ）容器的體積縮小一半，壓強(qiáng)增大，平衡向體積減小的方向移動(dòng)；平衡常數(shù)只受溫度影響，溫度不變，平衡常數(shù)不變．

解答 解：（1）根據(jù)蓋斯定律，將①+②=③，所以△H₃=△H₁+△H₂═-48.8 kJ•molˉ¹+（-41.2 kJ•molˉ¹）=-90 KJ/mol，將反應(yīng)③-①可得反應(yīng)②，則平衡常數(shù)有K₂=$\frac{{K}_{3}}{{K}_{1}}$=$\frac{160}{320}$=0.5，
故答案為：-90；0.5；
（2）（Ⅰ）由表中數(shù)據(jù)可知，l0min內(nèi)甲醇的濃度變化為0.4mol/L，故v（CH₃OH）=$\frac{0.4mol/L}{10min}$=0.04mol/（L•min），速率之比等于化學(xué)計(jì)量數(shù)之比，故v（H₂）=3v（CH₃OH）=3×0.04mol/（L•min）=0.12mol/（L•min），
故答案為：0.12mol/（L•min）；
（Ⅱ）10min時(shí)，CO₂的濃度為0.2mol/L，氫氣的濃度為0.2mol/L，甲醇的濃度為0.4mol/L，水的濃度為0.4mol/L，故此時(shí)的濃度商Qc=$\frac{0.4×0.4}{0．{2}^{3}×0.2}$=100，小于平衡常數(shù)320，故反應(yīng)向正反應(yīng)進(jìn)行，故v_正＞v_逆，
故答案為：＞；
（Ⅲ）容器的體積縮小一半，壓強(qiáng)增大，平衡向體積減小的方向移動(dòng)，故平衡向正反應(yīng)移動(dòng)；平衡常數(shù)只受溫度影響，與壓強(qiáng)無關(guān)，溫度不變，平衡常數(shù)不變；
故答案為：正向；不變；

（3）反應(yīng)①是放熱反應(yīng)，反應(yīng)達(dá)到一定溫度才可以發(fā)生反應(yīng)，開始反應(yīng)，甲醇物質(zhì)的量增大，達(dá)到平衡狀態(tài)，繼續(xù)升溫，平衡逆向進(jìn)行，甲醇物質(zhì)的量減小，畫出的圖象為：，
故答案為；．

點(diǎn)評 本題考查化學(xué)平衡常數(shù)及影響因素、意義，反應(yīng)速率計(jì)算等，難度中等，（1）中判斷有固體碳參加反應(yīng)是關(guān)鍵，注意化學(xué)平衡常數(shù)大小說明反應(yīng)進(jìn)行程度，與反應(yīng)難易無關(guān)、與反應(yīng)速率無關(guān)．