Question

【題目】一氧化碳、二氧化碳的利用具有十分重要的意義，科學家提出以下幾個設想：

Ⅰ.二氧化碳與氫氣在催化劑作用下可制取低碳烯烴。在一恒容密閉容器中分別投入1molCO2、3molH2，發生反應：2CO2(g)+6H2(g)C2H4(g)+4H2O(g) △H；在不同溫度下，用傳感技術測出平衡時H2的物質的量變化關系如圖所示。

（1）△H____________ (填“>”“<”或“不能確定”)0。

（2）若測試中體系內無氧氣產生，試結合圖示推斷熱穩定性：C2H4_______(填“>” “<”或“不能確定”)H2O。

Ⅱ.甲醇是重要的化學工業基礎原料和清潔液體燃料。工業上可利用CO或CO2來生產燃料甲醇。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：

化學反應	平衡 常數	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）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，如左下圖所示。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）。

（2）在3 L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如右上圖所示，若在t0時刻分別改變一個條件，曲線Ⅰ變為曲線Ⅱ和曲線Ⅲ。

當曲線Ⅰ變為曲線Ⅲ時，改變的條件是_____________________。

（3）一種甲醇燃料電池，使用的電解質溶液是2mol·L－1的KOH溶液。

請寫出加入(通入)b物質一極的電極反應式_________________；每消耗6.4g甲醇轉移的電子數為_______________。

（4）一定條件下甲醇與一氧化碳反應可以合成乙酸。通常狀況下，將a mol/L的醋酸與b mol/LBa(OH)2溶液等體積混合后，溶液中：2c(Ba2＋)= 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Ka為________________。

Answer 1

【答案】<<=K1·K2將體積壓縮為2LO2+4e－+2H2O = 4OH－1.2NA(1.2×6.02×1023)2×10-7b/(a-2b)

【解析】

Ⅰ.(1)升高溫度，H2達到平衡時的物質的量增大，升高溫度，化學平衡向吸熱方向移動，即逆反應方向，則正反應為放熱反應，則△H＜0，故答案為：＜；

(2)若測試中體系內無氧氣產生，物質越穩定，越容易生成，產生1molC2H4的同時，產生4molC2H4，則熱穩定性C2H4＜H2O，故答案為：＜；

Ⅱ.(1)化學平衡常數只受溫度影響，溫度不變其不變，所以KA=KB；反應③3H2(g)+CO2(g)═CH3OH(g)+H2O(g)，分析三個反應的平衡常數表達式可知平衡常數K3=K1×K2，計算不同溫度下反應③的平衡常數，500°C時，K3=K1×K2=2.5×1.0=2.5，故答案為：=；K1K2；

(2)根據圖像，曲線Ⅰ變化為曲線Ⅱ，縮短了反應達到平衡的時間，最后達到相同平衡狀態，體積是可變的恒壓容器，說明改變的是加入了催化劑；當曲線Ⅰ變為曲線Ⅲ時一氧化碳物質的量增大，反應是氣體體積不變的反應，可變容器中氣體體積和濃度成反比，氣體的物質的量不變。曲線Ⅰ的體積為3L，一氧化碳濃度為3mol/L，改變條件變化為曲線Ⅱ，一氧化碳濃度為4.5mol/L，則有3：V=4.5：3，解得V=2L，即將容器的體積快速壓縮至2L，故答案為：將容器的體積快速壓縮至2L；

(3)根據圖示中電子的移動方向可知，a為負極，b為正極。甲醇燃燒的方程式為2CH3OH+3O2=2CO2+4H2O，該電池負極是甲醇失電子生成碳酸鉀，正極上氧氣被還原，電極反應式為O2+4e－+2H2O = 4OH－，每消耗6.4g甲醇即=0.2mol，反應的氧氣為0.3mol，轉移電子的物質的量為1.2mol，故答案為：O2+4e－+2H2O = 4OH－；1.2NA(1.2×6.02×1023)；

(4)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，溶液中溶質為醋酸鋇和氫氧化鋇，反應平衡時，2c(Ba2+)=c(CH3COO-)=bmol/L，溶液中c(H+)=c(OH-)=10-7mol/L，溶液呈中性，醋酸電離平衡常數K===，故答案為：。