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探究。已知在不同溫度下的化學反應平衡常數(K1、K2、K3)如下表所示：

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___0(填“>”、“＝”或“<”)，在______(填“較高”或“較低”)溫度下有利于該反應自發進行。

(3)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0.1mol/L、0.8mol/L、0.3mo/L、0.15mol/L，則此時v正________v逆(填“>”、“＝”或“<”)。

Answer 1

【答案】 吸熱 K1×K2 ＜ 較低 ＞

【解析】（1）由表中數據可得，反應②，溫度升高，平衡常數增大，所以該反應是吸熱反應。

（2）根據蓋斯定律，反應①+②得到反應③，所以平衡常數K3=K1×K2；反應③是氣體分子數減小的反應，故ΔS<0；500°C時，K3=K1×K2=2.5×1.0=2.5，800°C時，K3=K1×K2=0.15×2.52=0.378，所以反應③隨溫度升高，平衡常數減小，是放熱反應，ΔH＜0，根據自發進行的條件△H-T△S＜0，在較低溫度下有利于該反應自發進行。

（3）500°C時，K3=K1×K2=2.5×1.0=2.5，由題意Q==≈0.88<2．5，此時反應正向進行，v正>v逆。