(3)根据反应①、②与③可推导出K1、K2与K3之间的关系，则K3＝_______(用K1、K2表示)。500℃时测得反应③在某时刻时，H2(g)、CO2(g)、CH3OH(g)和H2O(g)的浓度(mol·L1)分别为0.8、0.1、0.3、0.15，则此时v(正)________v(逆)(填“＞”“＝”或“＜”)。
(4)在3 L容积可变的密闭容器中发生反应②，已知c(CO)～t(反应时间)变化曲线Ⅰ如图乙所示，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：
－
①当曲线Ⅰ变为曲线Ⅱ时，改变的条件是__________________________________________。 ②当曲线Ⅰ变为曲线Ⅲ时，改变的条件是__________________________________________。
解析：(1)分析表中数据发现，反应②的平衡常数随温度升高而增大，说明升高温度，平衡正向移动，则该反应的正反应是吸热反应。
(2)依据平衡常数随温度变化而不随压强变化分析，图像中平衡状态由A变到B时，压强增大而温度不变，故A、B两点的平衡常数相等。
(3)反应③为3H2(g)＋CO2(g)
CH3OH(g)＋H2O(g)，依据盖斯定律，由反应①＋②可得反应③，故平衡
常数K3＝K1·K2。500℃时测得反应③在某时刻时，H2(g)、CO2(g)、CH3OH(g)和H2O(g)的浓度(mol·L－1)分别c?CH3OH?·c?H2O?0.3×0.15为0.8、0.1、0.3、0.15，此时浓度商为Qc＝3＝3≈0.88＜K(500℃)＝2.5，故此时反应
c?H2?·c?CO2?0.8×0.1正向进行，则有v(正)＞v(逆)。
(4)①曲线Ⅰ→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，由于容器的容积可变，故此时改变的条件是加入了催化剂。②曲线Ⅰ→曲线Ⅲ：c(CO)瞬间增大，由于反应②H2(g)＋CO2(g)
H2O(g)
＋CO(g)是气体总分子数不变的反应，可变容器中气体的体积和浓度成反比，气体的物质的量不变；曲线Ⅰ对应的容器容积为3 L，c平衡(CO)＝3 mol·L－1；改变条件后为曲线Ⅲ，此时c平衡(CO)＝4.5 mol·L－1，则气体的3 L×3 mol·L－1
体积为V＝＝2 L，故将容器的容积快速压缩至2 L符合图像变化。
4.5 mol·L－1
答案：(1)吸热 (2)＝ (3)K1·K2 ＞
(4)①加入催化剂 ②将容器的容积快速缩小至2 L
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12．(2018·绵阳南山中学月考)科学家研究出一种以天然气为燃料的“燃烧前捕获系统”，其简单流程如图所示(条件及物质未标出)。
(1)已知：CH4、CO、H2的燃烧热分别为890.0 kJ·mol1、283.0 kJ·mol1、285.8 kJ·mol1，则上述流程中第一步反应2CH4(g)＋O2(g)===2CO(g)＋4H2(g)的ΔH＝______________。
(2)工业上可用H2和CO2制备甲醇，其反应方程式为CO2(g)＋3H2(g)
CH3OH(g)＋H2O(g)，某温度下，
－
－
－
将1 mol CO2和3 mol H2充入体积不变的2 L密闭容器中，发生上述反应，测得不同时刻反应前后的压强关系如下表：
时间/h P后 P前
①用H2表示前2 h的平均反应速率v(H2)＝__________________________________； ②该温度下，CO2的平衡转化率为____________。
(3)在300℃、8 MPa下，将CO2和H2按物质的量之比1∶3通入一密闭容器中发生(2)中反应，达到平衡时，测得CO2的平衡转化率为50%，则该反应条件下的平衡常数为Kp＝____________(用平衡分压代替平衡浓度计算，分压＝总压×物质的量分数)。
(4)CO2经催化加氢可合成低碳烯烃：2CO2(g)＋6H2(g)
C2H4(g)＋4H2O(g) ΔH。在0.1 MPa时，按
1 0.90 2 0.85 3 0.83 4 0.81 5 0.80 6 0.80 n(CO2)∶n(H2)＝1∶3投料，如图所示为不同温度(T)下，平衡时四种气态物质的物质的量(n)关系。
①该反应的ΔH____________0(填“＞”或“＜”)。 ②曲线c表示的物质为____________。
③为提高H2的平衡转化率，除改变温度外，还可采取的措施是___________________。
P后
解析：(2)①恒温恒容时，气体的压强之比等于其物质的量之比，2 h时，＝0.85，设消耗CO2的物质
P前
的量为x mol，
CO2(g)＋3H2(g) 1 x mol
CH3OH(g)＋H2O(g) ΔV
2 2x mol
?4－2x? mol0.3 mol×3则有＝0.85，解得x＝0.3，故前2 h的平均反应速率v(H2)＝＝0.225 mol·L－1·h－1。
4 mol2 L×2 h
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P后
②该温度下，反应进行5 h时达到平衡状态，此时＝0.80，设消耗CO2的物质的量为y mol，则有
P前
?4－2y? mol0.4 mol
＝0.80，解得y＝0.4，故CO2的平衡转化率为×100%＝40%。
4 mol1 mol
(3)设开始时投入CO2和H2的物质的量分别为1 mol、3 mol，CO2的平衡转化率为50%，则有： CO2(g)＋3H2(g)起始量/mol 1
3
CH3OH(g)＋H2O(g) 0 0.5 0.5
0 0.5 0.5
转化量/mol 0.5 1.5 平衡量/mol 0.5 1.5
0.5 mol41.5 mol则平衡时p(CO2)＝p(CH3OH)＝p(H2O)＝8 MPa×＝ MPa，p(H2)＝8 MPa×＝4 MPa，故该
3 mol33 mol44
×
331
反应条件下的平衡常数为Kp＝＝。
4348×43
(4)①由图可知，随着温度的升高，n(H2)逐渐增大，说明平衡逆向移动，则正反应为放热反应，故有ΔH＜0。②随着温度的升高，n(H2)逐渐增大，由于H2是反应物，则另一条逐渐增大的曲线a代表CO2；C2H4(g)、H2O(g)都是生成物，随着平衡逆向移动，二者的物质的量逐渐减小，根据化学计量数的关系可知，曲线b代表H2O(g)，曲线c代表C2H4(g)。③该反应的正反应是气体总分子数减少的放热反应，欲提高H2的平衡转化率，除改变温度外，还可以增大压强或不断分离出产物H2O(g)。
答案：(1)－71.4 kJ·mol1
1－－(2)①0.225 mol·L1·h1 ②40% (3) 48
(4)①＜ ②C2H4 ③加压(或不断分离出水蒸气)
－
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