Question

甲醇是重要的化學工業(yè)基礎原料和液體燃料．工業(yè)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(shù)如下表所示：

化學反應	平衡常數(shù)	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）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）的關系如圖1所示．則平衡狀態(tài)由A變到B時，平衡常數(shù)K_（A）

 

K_（B）（填“＞”、“＜”或“=”）．
（3）判斷反應③△H

 

0；△S

 

0（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）．在500℃、2L的密閉容器中，進行反應③，測得某時刻H₂、CO₂、CH₃OH、H₂O的物質的量分別為6mol、2mol、10mol、10mol，此時v_（正）

 

v_（逆） （填“＞”“=”或“＜”）
（4）甲醇燃料電池通常采用鉑電極，其工作原理如圖2所示，負極的電極反應為：

 

．
（5）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0.2mol/L的醋酸與0.1mol/LBa（OH）₂溶液等體積混合，則混合溶液中離子濃度由大到小的順序為

 

．

Answer 1

考點：化學平衡常數(shù)的含義,化學電源新型電池

專題：化學平衡專題,電化學專題

分析：（1）分析圖表數(shù)據，反應②平衡常數(shù)隨溫度升高增大，平衡正向進行，正反應是吸熱反應；
（2）依據平衡常數(shù)隨溫度變化，不隨壓強變化分析；
（3）反應③是氣體體積減小的反應△S＜0，分析反應特征可知平衡常數(shù)K₃=K₁×K₂，計算不同溫度下反應③的平衡常數(shù)，結合溫度變化分析判斷反應焓變△H＜0，依據反應①+②得到反應③，所以平衡常數(shù)K₃=K₁×K₂；依據某時刻濃度商計算和平衡常數(shù)比較判斷反應進行的方向；
（4）甲醇燃料電池中燃料在負極失電子發(fā)生氧化反應，酸溶液中甲醇失電子生成二氧化碳；
（5）將0.2mol/L的醋酸與0.1mol/L Ba（OH）₂溶液等體積混合反應生成醋酸鋇，醋酸根離子水解顯堿性．

解答： 解：（1）分析圖表數(shù)據，反應②平衡常數(shù)隨溫度升高增大，平衡正向進行，正反應是吸熱反應，故答案為：吸熱；
（2）依據平衡常數(shù)隨溫度變化，不隨壓強變化分析，圖象中平衡狀態(tài)由A變到B時，壓強改變，溫度不變，所以平衡常數(shù)不變，故答案為：=；
（3）反應③3H₂（g）+CO₂（g）═CH₃OH（g）+H₂O（g）是氣體體積減小的反應△S＜0，分析反應特征可知平衡常數(shù)K₃=K₁×K₂，計算不同溫度下反應③的平衡常數(shù)，500°C時，K₃=K₁×K₂=2.5×1.0=2.5，800°C時，K₃=K₁×K₂=2.5×0.15=0.375，結合溫度變化分析，隨溫度升高，平衡常數(shù)減小，平衡逆向進行，所以判斷反應是放熱反應，焓變△H＜0，依據反應①+②得到反應③，所以平衡常數(shù)K₃=K₁×K₂；在500℃、2L的密閉容器中，進行反應③，測得某時刻H₂、CO₂、CH₃OH、H₂O的物質的量分別為6mol、2mol、10mol、10mol，Q=

5×5

33×1

=0.93＜K=2.5，反應正向進行，V正＞V逆；
故答案為：＜；＜；K₁?K₂；＞；
（4）甲醇燃料電池中燃料在負極失電子發(fā)生氧化反應，酸溶液中甲醇失電子生成二氧化碳，負極電極反應為：CH₃OH-6e^-+H₂O=CO₂+6H⁺，
故答案為：CH₃OH-6e^-+H₂O=CO₂+6H⁺；
（5）將0.2mol/L的醋酸與0.1mol/L Ba（OH）₂溶液等體積混合反應生成醋酸鋇，醋酸根離子水解顯堿性，溶液中離子濃度大小為：c（CH₃COO^-）＞c（Ba²⁺）＞c（OH^-）＞c（H⁺），
故答案為：c（CH₃COO^-）＞c（Ba²⁺）＞c（OH^-）＞c（H⁺）．

點評：本題考查了化學平衡影響因素分析判斷，平衡常數(shù)計算和影響條件的應用，原電池反應和電解質溶液中離子濃度大小比較，題目綜合性較大．