Question

19．1923年以前，甲醇一般是用木材或其廢料的分解蒸餾來生產的．現(xiàn)在工業(yè)上合成甲醇幾乎全部采用一氧化碳或二氧化碳加壓催化加氫的方法，工藝過程包括造氣、合成凈化、甲醇合成和粗甲醇精餾等工序．
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(shù)如下表所示：

化學反應	平衡常數(shù)	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(shù)K（A）=K（B）（填“＞”、“＜”或“=”）．據(jù)反應①與②可推導出K₁、K₂與K₃之間的關系，則K₃=K₁×K₂（用K₁、K₂表示）．
（3）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，則曲線Ⅰ可變?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．當曲線Ⅰ變?yōu)榍�線Ⅲ時，改變的條件是將容器的體積（快速）壓縮至2L．
（4）甲醇燃料電池有著廣泛的用途，若采用鉑為電極材料，兩極上分別通入甲醇和氧氣，以氫氧化鉀溶液為電解質溶液，則該堿性燃料電池的負極反應式是CH₃OH-6 e^-+8 OH^-=CO₃^2-+6 H₂O；

Answer 1

分析 （1）反應②平衡常數(shù)隨溫度升高增大，說明升高溫度平衡正向進行，正反應是吸熱反應；
（2）平衡常數(shù)只受溫度影響，不隨壓強變化；反應①+②可得反應③，則平衡常數(shù)K₃=K₁×K₂；
（3）曲線Ⅰ變化為曲線Ⅱ時，縮短反應達到平衡的時間，平衡時CO濃度不變，應是使用催化劑；
當曲線Ⅰ變?yōu)榍�線Ⅲ時CO濃度增大，反應是氣體體積不變的反應，壓強不影響平衡移動，可以壓縮體積，根據(jù)CO的物質的量不變計算壓縮后體積；
（4）原電池負極發(fā)生氧化反應，甲醇在負極失去電子，堿性條件下生成碳酸根離子與水．

解答 解：（1）反應②平衡常數(shù)隨溫度升高增大，說明升高溫度平衡正向進行，正反應是吸熱反應，
故答案為：吸熱；
（2）平衡常數(shù)只受溫度影響，不隨壓強變化，A、B處于等壓線上，故平衡常數(shù)（A）=K（B）；反應①+②可得反應③，則平衡常數(shù)K₃=K₁×K₂，
故答案為：=；K₁×K₂；
（3）曲線Ⅰ變化為曲線Ⅱ時，縮短反應達到平衡的時間，平衡時CO濃度不變，應是使用催化劑；
當曲線Ⅰ變?yōu)榍�線Ⅲ時CO濃度增大，反應是氣體體積不變的反應，壓強不影響平衡移動，可以壓縮體積，CO的物質的量不變，壓縮后體積為$\frac{3L×3mol/L}{4.5mol/L}$=2L，即將容器的體積（快速）壓縮至2L；
故答案為：加入催化劑；將容器的體積（快速）壓縮至2L；
（4）原電池負極發(fā)生氧化反應，甲醇在負極失去電子，堿性條件下生成碳酸根離子與水，負極電極反應式為：CH₃OH-6 e^-+8 OH^-=CO₃^2-+6 H₂O，
故答案為：CH₃OH-6 e^-+8 OH^-=CO₃^2-+6 H₂O．

點評 本題考查化學平衡影響因素、化學平衡常數(shù)、化學平衡圖象、原電池等，注意對平衡常數(shù)表達式的理解掌握，難度中等．