问题标题:
目前工业上可利用CO或CO2来生产燃料甲醇,某研究小组对下列有关甲醇制取的三条化学反应原理进行探究.已知在不同温度下的化学反应平衡常数(K1、K2、K3)如表所示:目前工业上可利用CO
问题描述:
目前工业上可利用CO或CO2来生产燃料甲醇,某研究小组对下列有关甲醇制取的三条化学反应原理进行探究.已知在不同温度下的化学反应平衡常数(K1、K2、K3)如表所示:
目前工业上可利用CO或CO2来生产燃料甲醇,某研究小组对下列有关甲醇制取的三条化学反应原理进行探究.已知在不同温度下的化学反应平衡常数(K1、K2、K3)如表所示:
500 | 700 | 800 | ||
△H1 | K1 | 2.5 | 0.34 | 0.15 |
△H2 | K2 | 1.0 | 1.70 | 2.52 |
△H3 | K3 |
(1)反应②是___(填“吸热”或“放热”)反应.
(2)根据反应①与②可推导出K1、K2与K3之间的关系,则K3=___ (用K1、K2表示),
△H3═___ (用△H1、△H2表示);根据反应③判断△S___0(填“>”、“=”或“<”),在___(填“较高”或“较低”)温度下有利于该反应自发进行.
(3)要使反应③在一定条件下建立的平衡正向移动,可采取的措施有___(填写字母序号).
A.缩小反应容器的容积 B.扩大反应容器的容积 C.升高温度
D.降低温度 E.使用合适的催化剂 F.从平衡体系中及时分离出CH3OH
(4)500°C时,测得反应③在某时刻,CO2(g)、H2(g)、CH3OH(g)、H2O(g)的浓度分别为0.1mol•L-1、0.3mol•L-1、0.3mol•L-1、0.15mol•L-1,则此时v正___v逆(填“>”、“=”或“<”).
(5)根据表格测得焓变,下列能量关系图合理的是___.
(6)某兴趣小组研究反应②的逆反应速率在下列不同条件下随时间的变化曲线,开始时升温,t1时平衡,t2时降压,t3时增加CO浓度,t4时又达到平衡.请画出t2至t4的曲线.
丛培勇回答:
(1)反应②平衡常数随温度升高增大,说明升高温度平衡正向进行,正反应是吸热反应,
故答案为:吸热;
(2)反应①+②可得反应③,则平衡常数K3=K1×K2,反应③是气体体积减小的反应△S<0,反应③3H2(g)+CO2(g)═CH3OH(g)+H2O(g)是气体体积减小的反应△S<0,分析反应特征可知平衡常数K3=K1×K2,计算不同温度下反应③的平衡常数,500°C时,K3=K1×K2=2.5×1.0=2.5,800°C时,K3=K1×K2=2.52×0.15=0.375,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,所以反应在低温下能自发进行,依据反应①+②得到反应③,所以平衡常数K3=K1×K2;所以△H3═△H1+△H2;
故答案为:K1×K2;△H3═△H1+△H2;<;较低;
(3)A.缩小反应容器的容积,缩小反应容器的容积,压强增大,平衡向正向移动,故正确;
B.扩大反应容器的容积,扩大反应容器的容积,压强减小,平衡逆向移动,故错误;
C.由于K3=K1×K2,由表中数据可知,升高温度平衡常数减小,平衡逆向移动,故错误;
D.由于K3=K1×K2,由表中数据可知,降低温度平衡常数增大,平衡正向移动,故正确;
E.使用合适的催化剂,可以加快反应速率,但不影响平衡移动,故错误;
F.从平衡体系中及时分离出CH3OH,生成物浓度减小,平衡正向移动,故正确,
故选:ADF;
(4)500℃时K3=K1×K2=2.5,浓度商Qc=0.3×0.150.1×0.3
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