Question

甲醇是重要的化学工业基础原料和清洁液体燃料。工业上可利用CO或CO₂来生产燃料甲醇。已知甲醇制备的有关化学反应以及在不同温度下的化学反应平衡常数如下表所示：

化学反应	平衡常数	温度
500	800
①2H2(g)+CO(g) CH3OH(g)	K1	2.5	0.15
②H2(g)+CO2(g) H2O(g)+ CO(g)	K2	1.00	2.5
③3H2(g)+CO2(g) CH3OH(g)+ H2O(g)	K3

(1)在体积一定的密闭容器中发生反应②，达到平衡后升高温度，下列说法正确的是____________

A.平衡正向移动              B.达到新的平衡后体系的压强增大

C.H₂的转化率增大            D.体系的密度增大

(2)某温度下反应①中H₂的平衡转化率(α)与体系总压强(p)的关系如图所示，若开始加入2molH₂和1molCO，A点时容器的体积为1L，则B点的化学平衡常数为_______。

(3)据反应①与②可推导出K_l、K₂与K₃之间的关系，则K₃=__________。(用K₁、K₂表示)。500℃时测得反应③在某时刻，H₂(g)、CO₂(g)、CH₃OH(g)、H₂O(g) 的浓度(mol/L)分别为0.8、0.1、0.3、0.15,则此时v_正_______ v_逆(填“> ”、“= ”或“< ")。

(4)在3L容积可变的密闭容器中发生反应②，已知c(CO)一反应时间t变化曲线l如图所示，若在t₀时刻分别改变一个条件，曲线I变为曲线II和曲线III。

当曲线I变为曲线II时，改变的条件可能是________。当曲线I变为曲线III时，改变的条件可能是___________。

(5)一定条件下甲醇与一氧化碳反应可以合成乙酸。通常状况下，将a mol/L的醋酸与bmol/LBa (OH)₂溶液等体积混合，反应平衡时，2c(Ba²⁺)=c(CH₃COO^-)，用含a和b的代数式表示该混合溶液中醋酸的电离常数为_______。

Answer

A、B、C 12 K1·K2 > 加入催化剂 将容器的体积（快速）压缩至2L或保持体积不变增加3mol的CO

【解析】(1)根据表中数据，升高温度，平衡常数增大，说明平衡正向移动，因此该反应正反应为吸热反应。A. 升高温度，平衡常数增大，说明平衡正向移动，正确；B.该反应前后，气体的物质的量不变，升高温度，压强增大，正确；

C. 升高温度，平衡常数增大，说明平衡正向移动，H2的转化率增大，正确；D. 该反应前后，气体的质量不变，容器的体积不变，体系的密度不变，错误；故选ABC；

(2) A点： 2H2(g)+CO(g) CH3OH(g)

起始(mol/L) 2 1 0

反应 1.5 0.75 0.75

平衡 0.5 0.25 0.75

K===12，温度不变，平衡常数不变，因此B点的化学平衡常数也是12，故答案为：12；

(3) 反应③3H2(g)+CO2(g)═CH3OH(g)+H2O(g)是气体体积减小的反应△S＜0，依据反应①+②得到反应③，所以平衡常数K3=K1×K2，结合温度变化分析，随温度升高，平衡常数减小，平衡逆向进行，所以判断反应是放热反应，焓变△H＜0，在500℃、2L的密闭容器中，进行反应③，测得反应③在某时刻，H2(g)、CO2(g)、CH3OH(g)、H2O (g)的浓度(mol/L)分别为0.8、0.1、0.3、0.15，Q==0.87＜K=2.5，反应正向进行，V正＞V逆，故答案为：K1•K2；＞；

(4) 图象分析曲线Ⅰ变化为曲线Ⅱ是缩短反应达到平衡的时间，最后达到相同平衡状态，体积是可变的，是恒压容器，说明改变的是加入了催化剂；

当曲线Ⅰ变为曲线Ⅲ时一氧化碳物质的量增大，反应是气体体积不变的反应，可变容器中气体体积和浓度成反比，气体物质的量不变，曲线Ⅰ，体积为3L，一氧化碳浓度为3mol/L，改变条件当曲线Ⅰ变为曲线Ⅲ时，一氧化碳浓度为4.5mol/L，则体积压缩体积为：3：V=4.5：3，V=2L，所以将容器的体积快速压缩至2L符合；故答案为：加入催化剂；将容器的体积快速压缩至2L；

(5)通常状况下，将a mol/L的醋酸与b mol/L Ba(OH)2溶液等体积混合，溶液中溶质为醋酸钡和氢氧化钡，反应平衡时，2c(Ba2+)=c(CH3COO-)=bmol/L，溶液中c(H+)=c(OH-)=10-7mol/L，溶液呈中性，醋酸电离平衡常数依据电离方程式写出K= = = ×10-7L/mol；故答案为： ×10-7L/mol。