Question

13．工業(yè)上可利用CO或CO₂來生產(chǎn)燃料甲醇．已知甲醇制備的有關(guān)化學(xué)反應(yīng)以及在不同溫度下的化學(xué)反應(yīng)平衡常數(shù)如下所示：

化學(xué)反應(yīng)	平衡 常數(shù)	溫度/℃
		500	700	800
①2H2（g）+CO（g）?CH3OH（g）	K1	2.5	0.34	0.15
②H2（g）+CO2（g）?H2O（g）+CO（g）	K2	1.0	1.70	2.52
③3H2（g）+CO2（g）?CH3OH（g）+H2O（g）	K3

請回答下列問題：
（1）反應(yīng)②是吸熱（填“吸熱”或“放熱”）反應(yīng)．
（2）據(jù)反應(yīng)①與②可推導(dǎo)出K₁、K₂與K₃之間的關(guān)系，則K₃=K₁•K₂（用K₁、K₂表示）．
（3）500℃時(shí)測得反應(yīng)③在某時(shí)刻，H₂（g）、CO₂（g）、CH₃OH（g）、H₂O（g）的濃度（mol•L^-1）分別為0.8、0.1、0.3、0.15，則此時(shí)v_正＞v_逆（填“＞”、“=”或“＜”）．
（4）反應(yīng)①按照相同的物質(zhì)的量投料，測得CO在不同溫度下的平衡轉(zhuǎn)化率與壓強(qiáng)的關(guān)系如圖所示．下列說法正確的是CD（填序號(hào)）．
A．溫度：T₁＞T₂＞T₃
B．正反應(yīng)速率：v（a）＞v（c），v（b）＞v（d）
C．平衡常數(shù)：K（a）＞K（c），K（b）=K（d）
D．平均摩爾質(zhì)量：M（a）＞M（c），M（b）＞M（d）

Answer 1

分析 （1）依據(jù)反應(yīng)②的平衡常數(shù)隨溫度變化判斷反應(yīng)能量變化；
（2）平衡常數(shù)是利用生成物平衡濃度冪次方乘積除以反應(yīng)物平衡濃度冪次方乘積，結(jié)合反應(yīng)①+②得到反應(yīng)③，可得平衡常數(shù)K₃=K₁×K₂；
（3）計(jì)算濃度商和平衡常數(shù)比較分析判斷反應(yīng)進(jìn)行方向；
（4）依據(jù)影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素和影響平衡移動(dòng)的因素及根據(jù)平均摩爾質(zhì)量=$\frac{總質(zhì)量}{總物質(zhì)的量}$進(jìn)行判斷．

解答 解：（1）反應(yīng)②CO₂（g）+H₂（g）?CO（g）+H₂O（g）的平衡常數(shù)隨溫度升高增大，說明平衡正向進(jìn)行，正反應(yīng)是吸熱反應(yīng)；
故答案為：吸熱；
（2）平衡常數(shù)是利用生成物平衡濃度冪次方乘積除以反應(yīng)物平衡濃度冪次方乘積，結(jié)合反應(yīng)①+②得到反應(yīng)③，可得平衡常數(shù)K₃=K₁•K₂；
故答案為：K₁•K₂；
（3）500℃時(shí)，測得反應(yīng)③在某時(shí)刻，CO₂（g）、H₂（g）、CH₃OH（g）、H₂O（g）的濃度分別為0.1mol•L^-1、0.8mol•L^-1、0.3mol•L^-1、0.15mol•L^-1，Q=$\frac{0.3×0.15}{0．{8}^{3}×0.1}$=0.88＜K=2.5，則此時(shí)v正＞v逆；
故答案為：＞；
（4）A．根據(jù)反應(yīng)①中溫度與K的關(guān)系，可推斷該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，升溫，平衡左移，CO的轉(zhuǎn)化率減小，所以T₃＞T₂＞T₁，A錯(cuò)誤；
B．反應(yīng)速率v（c）＞v（a），v（b）＞v（d），B錯(cuò)誤；
C．溫度越高，平衡常數(shù)越小，壓強(qiáng)對平衡常數(shù)無影響，所以K（a）＞K（c），K（b）=K（d），C正確；
D．升溫，平衡左移，平均摩爾質(zhì)量減小，加壓，平衡右移，平均摩爾質(zhì)量增大，所以M（a）＞M（c），M（b）＞M（d），D正確，
故選CD．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了化學(xué)平衡、反應(yīng)速率影響因素分析判斷，平衡常數(shù)計(jì)算應(yīng)用，掌握反應(yīng)特征和平衡移動(dòng)原理是關(guān)鍵，題目難度中等．