Question

【題目】目前工業上可利用CO或CO2來生產燃料甲醇，某研究小組對下列有關甲醇制取的三條化學反應原理進行了探究。已知在不同溫度下的化學平衡常數(K1、K2、K3)如表所示。

化學反應	焓變	平衡 常數	溫度/℃
			500	700	800
①2H2(g)＋CO(g)CH3OH(g)	ΔH1	K1	2.5	0.34	0.15
②CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g)	ΔH2	K2	1.0	1.70	2.52
③CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)	ΔH3	K3

請回答下列問題：

（1）反應②是________(填“吸熱”或“放熱”)反應。

（2）根據反應①與②可推導出K1、K2與K3之間的關系，則K3＝________(用K1、K2表示)；根據反應③判斷ΔS________(填“>”“＝”或“<”)0，在________(填“較高”或“較低”)溫度下有利于反應自發進行。

（3）要使反應③在一定條件下建立的平衡逆向移動，可采取的措施有________(填字母，后同)。

A．縮小反應容器的容積 B．增大反應容器的容積

C．升高溫度 D．使用合適的催化劑 E．從平衡體系中及時分離出CH3OH

（4）500 ℃時，測得反應③在某時刻，CO2(g)、H2(g)、CH3OH(g)、H2O(g)的濃度分別為0.1 mol·L－1、0.8 mol·L－1、0.3 mol·L－1、0.15 mol·L－1，則此時v(正)________v(逆)(填“>”“＝”或“<”)。

Answer 1

【答案】 吸熱 K1·K2 < 較低 B、C >

【解析】（1）由表中信息可知，反應②的平衡常數隨溫度升高而增大，所以其為吸熱反應。

（2）由①+②可得到反應③，由平衡常數的表達式可知，K3＝K1·K2，由表中K1、K2的數據可以求出K3，可以發現K3隨溫度升高而減小，所以反應③也是放熱反應，△H<0；反應③的氣體分子數減少了，所以其ΔS<0，根據復合判據可知，該反應在較低溫度下有利于該反應自發進行。

（3）對于反應③改變條件：A．縮小反應容器的容積，平衡向右移動；B．增大反應容器的容積，平衡向左移動；C．升高溫度，平衡向左移動；D．使用合適的催化劑，平衡不移動；E．從平衡體系中及時分離出CH3OH，平衡向右移動。綜上所述，要使反應③在一定條件下建立的平衡逆向移動，可采取的措施有B、C。

（4）500 ℃時，反應③的平衡常數為2.5。若測得反應③在某時刻CO2(g)、H2(g)、CH3OH(g)、H2O(g)的濃度分別為0.1 mol·L－1、0.8 mol·L－1、0.3 mol·L－1、0.15 mol·L－1，則Qc=0.88<2.5，所以此時正在向正反應方向進行，v(正) >v(逆)。