Question

【題目】工業(yè)上一般在恒容密閉容器中可以采用下列反應(yīng)合成甲醇：
CO（g）+2H2（g）CH3OH（g）△H
（1）能判斷反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)的依據(jù)是（填字母序號）．
A.2V逆（H2）=V正（CO）
B.混合氣體的密度不變
C.混合氣體的平均相對分子質(zhì)量不變
D.CH3OH，CO，H2的濃度都不再發(fā)生變化
E.容器內(nèi)CO，H2、CH3OH的濃度之比為1：2：1
F.CO，H2、CH3OH的速率之比為1：2：1
（2）CO在不同溫度下的平衡轉(zhuǎn)化率與壓強(qiáng)的關(guān)系如圖1，該反應(yīng)△H0（填“＞”或“＜”）

（3）一定溫度下，將4a mol H2和2amol CO放入2L的密閉容器中，充分反應(yīng)后測得CO的轉(zhuǎn)化率為50%，則：
①該反應(yīng)的平衡常數(shù)為 ．
②若此時再向該容器中投入a mol CO、2amol H2 和amol CH3OH，判斷平衡移動的方向是（“正向移動”“逆向移動”或“不移動”）；
③在其他條件不變的情況下，將容器體積壓縮到原來的 ，與原平衡相比，下列有關(guān)說法正確的是（填字母）．
A．H2的濃度減�。�
B．正反應(yīng)速率加快，逆反應(yīng)速率也加快；
C．甲醇的物質(zhì)的量增加；
D．重新平衡時， 增大；
（4）圖2表示在溫度分別為T1、T2時，平衡體系中H2的體積分?jǐn)?shù)隨壓強(qiáng)變化曲線，A、C兩點(diǎn)的反應(yīng)速率AC（填“＞”、“=”或“＜”，下同），A、C兩點(diǎn)的化學(xué)平衡常數(shù)AC，由狀態(tài)B到狀態(tài)A，可采用的方法（填“升溫”或“降溫”）．
（5）甲醇燃料電池（電解質(zhì)溶液為KOH溶液）結(jié)構(gòu)示意圖3，寫出 a處電極上發(fā)生的電極反應(yīng)式 ．

Answer 1

【答案】
（1）CD
（2）＜
（3）；正向移動；BC
（4）＜；=；降溫
（5）CH3OH﹣6e﹣+8OH﹣=CO32﹣+6H2O
【解析】解：（1）A．V逆（H2）=2V正（CO）=V正（H2）時該反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，所以當(dāng)2V逆（H2）=V正（CO）
時該反應(yīng)沒有達(dá)到平衡狀態(tài)，故A錯誤；
B．反應(yīng)前后氣體總質(zhì)量不變、容器體積不變，所以混合氣體的密度始終不變，不能據(jù)此判斷平衡狀態(tài)，故B錯誤；
C．反應(yīng)前后氣體的總質(zhì)量不變但氣體的總物質(zhì)的量減小，其平均相對分子質(zhì)量增大，當(dāng)混合氣體的平均相對分子質(zhì)量不變時各物質(zhì)的物質(zhì)的量不變，反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，故C正確；
D．CH3OH、CO、H2的濃度都不再發(fā)生變化時，正逆反應(yīng)速率相等，反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，故D正確；
E．容器內(nèi)CO、H2、CH3OH的濃度之比為1：2：1時，該反應(yīng)可能達(dá)到平衡狀態(tài)也可能沒有達(dá)到平衡狀態(tài)，與反應(yīng)初始濃度及轉(zhuǎn)化率有關(guān)，故E錯誤；
F．CO、H2、CH3OH的速率之比為1：2：1時該反應(yīng)可能達(dá)到平衡狀態(tài)也可能沒有達(dá)到平衡狀態(tài)，因?yàn)闆]有明確反應(yīng)方向，所以不能判斷平衡狀態(tài)，故F錯誤；
故選CD；（2）相同壓強(qiáng)下，升高溫度平衡向吸熱方向移動，根據(jù)圖知相同壓強(qiáng)下升高溫度CO轉(zhuǎn)化率降低，說明平衡逆向移動，則正反應(yīng)是放熱反應(yīng)，△H＜0，所以答案是：＜；（3）①在一定溫度下，若將4a mol H2和2a mol CO放入2L的密閉容器中，充分反應(yīng)后測得CO的轉(zhuǎn)化率為50%，依據(jù)平衡三段式列式計算；

	CO（g）+	2H2（g）		CH3OH（g）
起始量（mol/L）	a	2a		0
變化量（mol/L）	50%×a	a		0.5a
平衡量（mol/L）	0.5a	a		0.5a

則該反應(yīng)的平衡常數(shù)K= = ，
所以答案是： ；
②若此時再向該容器中投入a mol CO、2a mol H2和a mol CH3OH，濃度為c（CO）=0.5amol/L+0.5amol/L=amol/L，c（H2）= +amol/L=2a，c（CH3OH）=0.5amol/L+0.5amol/L=amol/L，Q= = ＜K，平衡正向移動，所以答案是：正向移動；
③縮小體積壓強(qiáng)增大平衡正向移動，
A．容器體積降為原來的一半，平衡正向移動，氫氣的物質(zhì)的量減少導(dǎo)致氫氣濃度減小但大于未減小容器體積時濃度，故A錯誤；
B．壓強(qiáng)增大，反應(yīng)物、生成物濃度都增大，所以正逆反應(yīng)速率都增大，故B正確；
C．平衡正向移動，則甲醇的物質(zhì)的量增加，故C正確；
D．平衡正向移動，氫氣的物質(zhì)的量減少、甲醇的物質(zhì)的量增大，所以重新平衡時， 減小，故D錯誤；
故選BC；（4）壓強(qiáng)越大化學(xué)反應(yīng)速率越大，壓強(qiáng)A＜C，所以反應(yīng)速率A＜C；
化學(xué)平衡常數(shù)只與溫度有關(guān)，A、C點(diǎn)溫度相同所以化學(xué)平衡常數(shù)相對；相同壓強(qiáng)下，溫度從T1到T2 ， 氫氣體積分?jǐn)?shù)增大平衡逆向移動，正反應(yīng)是放熱反應(yīng)，平衡向吸熱方向移動，說明T1＜T2；由A到B采用降溫方法，
所以答案是：＜；=；降溫；（5）甲醇燃料電池中通入甲醇的電極是負(fù)極、通入氧化劑的電極是正極，根據(jù)電子移動方向知，通入a的電極是負(fù)極、通入b的電極是正極，a為甲醇，該電極上甲醇失電子和氫氧根離子反應(yīng)生成碳酸根離子和水，電極反應(yīng)式為CH3OH﹣6e﹣+8OH﹣=CO32﹣+6H2O，
所以答案是：CH3OH﹣6e﹣+8OH﹣=CO32﹣+6H2O．
【考點(diǎn)精析】利用化學(xué)平衡狀態(tài)本質(zhì)及特征和化學(xué)平衡狀態(tài)的判斷對題目進(jìn)行判斷即可得到答案，需要熟知化學(xué)平衡狀態(tài)的特征：“等”即 V正=V逆>0；“動”即是動態(tài)平衡，平衡時反應(yīng)仍在進(jìn)行；“定”即反應(yīng)混合物中各組分百分含量不變；“變”即條件改變，平衡被打破，并在新的條件下建立新的化學(xué)平衡；與途徑無關(guān)，外界條件不變，可逆反應(yīng)無論是從正反應(yīng)開始，還是從逆反應(yīng)開始，都可建立同一平衡狀態(tài)（等效）；狀態(tài)判斷：①v(B耗)=v(B生)②v(C耗):v(D生)=x : y③c(C)、C%、n(C)%等不變④若A、B、C、D為氣體，且m+n≠x+y，壓強(qiáng)恒定⑤體系顏色不變⑥單位時間內(nèi)某物質(zhì)內(nèi)化學(xué)鍵的斷裂量等于形成量⑦體系平均式量恒定（m+n ≠ x+y）等．