Question

甲醇來源豐富，價(jià)格低廉，是一種重要的化工原料，有著非常重要、廣泛的用途．工業(yè)上通常用水煤氣在恒容、催化劑和加熱的條件下生產(chǎn)甲醇，其熱化學(xué)方程式為：2H₂（g）+CO（g）?CH₃OH（g）△H=-90.8kJ/mol．
（1）該反應(yīng)的平衡常數(shù)表達(dá)式為：K=

 

，如升高溫度，K值將

 

（填：增大、減小或不變）．
（2）以下各項(xiàng)不能說明該反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)的是

 

．
A、混合氣體的密度保持不變         
B、甲醇的質(zhì)量分?jǐn)?shù)保持不變
C、CO的濃度保持不變              
D、2v_逆（H₂）=v_正（CH₃OH）
（3）在210⁰C、240⁰C和270⁰C三種不同溫度、2L恒容密閉容器中研究合成甲醇的規(guī)律．
圖1是上述三種溫度下不同的H₂和C0的起始組成比（起始時(shí)CO的物質(zhì)的量均為1mol）與CO平衡轉(zhuǎn)化率的關(guān)系，則曲線Z對(duì)應(yīng)的溫度是

 

．由起始達(dá)到 a 點(diǎn)所需時(shí)間為 5min，則 H₂的反應(yīng)速率 mol/（L?min）

 

．

（4）某興趣小組設(shè)計(jì)了如圖2所示的甲醇燃料電池裝置．
①該電池工作時(shí)，正極是

 

極（填“a”或“b”）；
②該電池負(fù)極反應(yīng)的離子方程式為

 

．

Answer 1

考點(diǎn)：化學(xué)平衡常數(shù)的含義,原電池和電解池的工作原理,化學(xué)平衡狀態(tài)的判斷,化學(xué)平衡的計(jì)算

專題：

分析：（1）平衡常數(shù)等于生成物與反應(yīng)物的濃度冪的之積，正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，升高溫度平衡逆向移動(dòng)；
（2）反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)，正逆反應(yīng)速率相等，各物質(zhì)的濃度不變，由此衍生的一些物理量也不變，以此判斷；
（3）正反應(yīng)放熱，則升高溫度CO的轉(zhuǎn)化率降低；a 點(diǎn)CO的轉(zhuǎn)化率為50%，以此計(jì)算氫氣的物質(zhì)的量濃度的變化，進(jìn)而計(jì)算反應(yīng)速率；
（4）燃料電池中通入氧氣的為正極，通入甲醇的為負(fù)極，負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)．

解答： 解：（1）平衡常數(shù)等于生成物與反應(yīng)物的濃度冪的之積，為

c(CH3OH)

c(CO)c2(H2)

，正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，升高溫度平衡逆向移動(dòng)，則平衡常數(shù)減小，
故答案為：K=

c(CH3OH)

c(CO)c2(H2)

；減�。�
（2）A、因容器體積不變，則無論受否達(dá)到平衡狀態(tài)，則混合氣體的密度保持不變，不能用于判斷是否達(dá)到平衡，故A錯(cuò)誤；       
B、甲醇的質(zhì)量分?jǐn)?shù)保持不變，可說明達(dá)到平衡狀態(tài)，故B正確；
C、CO的濃度保持不變，可說明達(dá)到平衡狀態(tài)，故C正確；            
D、2v_逆（H₂）=v_正（CH₃OH），正逆反應(yīng)速率不等，沒有達(dá)到平衡狀態(tài)，姑姑D錯(cuò)誤．
故答案為：AD；
（3）該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，溫度越高CO的轉(zhuǎn)化率越小，所以曲線X為210℃，由圖象可知曲線Z為270℃，
a 點(diǎn)CO的轉(zhuǎn)化率為50%，則△n（CO）=0.5mol，△n（H₂）=1mol，
H₂的反應(yīng)速率為

1mol 2L

5min

=0.1mol/（L?min），
故答案為：270℃； 0.1mol/（L?min）；
（4）①燃料電池中通入氧氣的為正極，發(fā)生還原反應(yīng)，故答案為：a；
②甲醇燃料電池是原電池反應(yīng)，甲醇在負(fù)極失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)為：CH₃OH-6e^-+H₂O=CO₂↑+6H⁺，
故答案為：CH₃OH-6e^-+H₂O=CO₂↑+6H⁺．

點(diǎn)評(píng)：本題綜合性較大，涉及化學(xué)平衡常數(shù)、化學(xué)平衡影響因素以及電化學(xué)知識(shí)等，為高考常見題型，側(cè)重于學(xué)生的分析、計(jì)算能力的考查，難度較大．