Question

分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。現在工業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如下表所示：

（1）反應②是____________(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)的關系如下圖所示。則平衡狀態由A變到B時，平衡常數K(A)_____K(B)(填“＞”、“＜”或“＝”)。

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
（3）在3L容積可變的密閉容器中發生反應②，已知c(CO)與反應時間t變化曲線Ⅰ如下圖所示，若在t₀時刻分別改變一個條件，則曲線Ⅰ可變為曲線Ⅱ和曲線Ⅲ。當曲線Ⅰ變為曲線Ⅱ時，改變的條件是_____________。當曲線Ⅰ變為曲線Ⅲ時，改變的條件是________。

（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_________________；
（5）一定條件下甲醇與一氧化碳反應可以合成醋酸。通常狀況下，將a mol／L的醋酸與b mol／L Ba(OH)₂溶液等體積混合，反應平衡時，2c(Ba^2＋)=c(CH₃COO^－)，用含a和b的代數式表示該混合溶液中醋酸的電離常數為_____________。

Answer 1

（1）吸熱(2分)        （2） =(2分)  K₁·K₂  (2分)
（3）加入催化劑(2分)； 將容器的體積(快速)壓縮至2L(2分，僅答“加壓”給1分)
（4） CH₃OH－6 e^-＋8 OH^-=CO₃^2-＋6 H₂O；
（5） ×10^－7 (3分)

試題分析：（1） 反應②隨著溫度的升高K增大，故正反應為吸熱反應；
（2）平衡常數只隨溫度變化，與壓強無關，平衡常數K(A)=K(B)；據反應①+②=③可推導反應物質的濃度在K中是冪之積的關系，即K₃＝K₁·K₂。
（3）曲線Ⅰ變為曲線II時，反應速率加快，而c(CO)平衡濃度不變，改變的條件是加入催化劑；曲線Ⅰ變為曲線III時，反應速率加快，c(CO)平衡濃度增加，改變的條件是將容器的體積(快速)壓縮至2L(僅答“加壓”不準確)
（4） 甲醇是該堿性燃料電池的負極，失去電子，反應式是CH₃OH－6 e^-＋8 OH^-=CO₃^2-＋6 H₂O ；
（5）將a mol/L的醋酸與b mol/L Ba(OH)₂溶液等體積混合，反應平衡時，2c(Ba^2＋)=c(CH₃COO^－)="2b" mol/L，由電荷守恒得出c(H^＋)=c(OH^－)= 10^－7 mol/L；因CH₃COOHCH₃COO^-+H⁺，醋酸的電離常數為