Question

16．甲醇是一種可再生能源，具有開發(fā)和應(yīng)用的廣闊前景，請回答下列問題：
一定溫度下，在一恒容的密閉容器中，由CO和H₂合成甲醇：
CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）△H＜0
（1）下列情形不能說明該反應(yīng)已達(dá)到平衡狀態(tài)的是C（填序號）．
A．每消耗1mol CO的同時生成2molH₂
B．混合氣體總物質(zhì)的量不變
C．生成CH₃OH的速率與消耗CO的速率相等
D．CH₃OH、CO、H₂的濃度都不再發(fā)生變化
（2）CO的平衡轉(zhuǎn)化率（α）與溫度、壓強的關(guān)系如圖所示．B、C二點的平衡常數(shù)K_B、K_C的大小關(guān)系為K_B＞K_C．
（3）某溫度下，將2.0mol CO和6.0molH₂充入2L的密閉容器中，達(dá)到平衡時測得c（CO）=0.25mol/L，CO的轉(zhuǎn)化率=75%，此溫度下的平衡常數(shù)K=1.3（保留二位有效數(shù)字）．
（4）溫度650℃的熔融鹽燃料電池，用（CO、H₂）作反應(yīng)物，空氣與CO₂的混合氣體為正極反應(yīng)物，鎳作電極，用Li₂CO₃和Na₂CO₃混合物作電解質(zhì)．該電池的正極反應(yīng)式為O₂+4e^-+2CO₂=2CO₃^2-．
（5）已知：CH₃OH、H₂的燃燒熱（△H）分別為-726.5kJ/mol、-285.8kJ/mol，則常溫下CO₂和H₂反應(yīng)生成CH₃OH和H₂O的熱化學(xué)方程式是CO₂（g）+3H₂（g）=CH₃OH（l）+H₂O（l）△H=-130.9 kJ•mol^-1．

Answer 1

分析 （1）A．每消耗1mol CO等效于消耗2molH₂的同時生成2molH₂；
B．混合氣體總物質(zhì)的量不變，說明各物質(zhì)的量不變；
C．生成CH₃OH的速率與消耗CO的速率相等，都體現(xiàn)的正反應(yīng)方向；
D．CH₃OH、CO、H₂的濃度都不再發(fā)生變化，說明各物質(zhì)的量不變，反應(yīng)達(dá)平衡狀態(tài)；
（2）溫度不變，化學(xué)平衡常數(shù)不變，溫度升高平衡向吸熱的方向移動，平衡常數(shù)變化；
（3）根據(jù)化學(xué)反應(yīng)三行式來計算轉(zhuǎn)化率和平衡常數(shù)；
（4）正極上氧氣得電子和二氧化碳反應(yīng)生成碳酸根離子而發(fā)生還原反應(yīng)；
（5）根據(jù)燃燒熱的概念以及蓋斯定律來計算化學(xué)反應(yīng)的焓變，然后寫出熱化學(xué)方程式．

解答 解：（1）A．每消耗1mol CO等效于消耗2molH₂的同時生成2molH₂，正逆反應(yīng)速率相等，故A正確；
B．混合氣體總物質(zhì)的量不變，說明各物質(zhì)的量不變，反應(yīng)達(dá)平衡狀態(tài)，故B正確；
C．生成CH₃OH的速率與消耗CO的速率相等，都體現(xiàn)的正反應(yīng)方向，故C錯誤；
D．CH₃OH、CO、H₂的濃度都不再發(fā)生變化，說明各物質(zhì)的量不變，反應(yīng)達(dá)平衡狀態(tài)，故D正確；
故選：C；
（2）因B點與A點溫度相同，K不變，對于上述反應(yīng)溫度升高平衡向逆反應(yīng)方向移動，平衡常數(shù)減小，所以A、B、C三點的平衡常數(shù)K_A=K_B＞K_C，故答案為：K_B＞K_C；
（3）將2.0mol CO和6.0mol H₂充入2L的密閉容器中，充分反應(yīng)后，達(dá)到平衡時測得c（CO）=0.25mol/L，則
               CO（g）+2H₂（g）═CH₃OH（g）
初始濃度：1.0          3.0             0
變化濃度：0.75         1.5           0.75
平衡濃度：0.25          1.5         0.75
CO的轉(zhuǎn)化率$\frac{0.75}{1}$×100%=75%，此溫度下的化學(xué)平衡常數(shù)K=$\frac{c（C{H}_{3}OH）}{c（CO）•c（{H}_{2}）^{3}}$=$\frac{0.75}{0.25×1．{5}^{2}}$≈1.3，故答案為：75%；1.3；
（4）正極上氧氣得電子和二氧化碳反應(yīng)生成碳酸根離子而發(fā)生還原反應(yīng)，電極反應(yīng)式為：O₂+4e^-+2CO₂=2CO₃^2-，
故答案為：O₂+4e^-+2CO₂=2CO₃^2-；
（5）由H₂（g）的燃燒熱△H為-285.8kJ•mol^-1知，1molH₂（g）完全燃燒生成1molH₂O（l）放出熱量285.8kJ，
即①H₂（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）=H₂O（l）△H=-285.8kJ•mol^-1；
②CH₃OH（l）+$\frac{1}{2}$O₂（g）=CO₂（g）+2 H₂O（l）△H=-726.5kJ•mol^-1，
由蓋斯定律可知，3×①-②得CO₂（g）+3H₂（g）=CH₃OH（l）+H₂O（l）△H=-130.9 kJ•mol^-1，
故答案為：CO₂（g）+3H₂（g）=CH₃OH（l）+H₂O（l）△H=-130.9 kJ•mol^-1．

點評 本題考查了化學(xué)平衡狀態(tài)的判斷以及化學(xué)平衡常數(shù)、電極方程式的書寫、熱化學(xué)方程式的書寫等，題目涉及的知識點較多，側(cè)重于考查學(xué)生對基礎(chǔ)知識的綜合應(yīng)用能力，題目難度中等．