Question

甲醇是一種化工原料，工業(yè)上合成甲醇的反應：CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）△H=-90.8kJ?mol^-1．
若在溫度、容積相同的3個密閉容器中，按不同方式投入反應物，保持恒溫、恒容，測得反應達到平衡時的有關(guān)數(shù)據(jù)如下：

容器	甲	乙	丙
反應物投入量	1molCO.2molH2	1mol CH3OH	2molCO、4molH2
CH3OH的濃度（mol/L）	c1	c2	c3
反應的能量變化	放出Q1 kJ	吸收Q2 kJ	放出Q3 kJ
平衡常數(shù)	K1	K2	K3
反應物轉(zhuǎn)化率	α 1	α 2	α 3

①容器內(nèi)壓強P：2P甲與2P乙與P丙關(guān)系是

2P甲等于2P乙且大于P丙

②變化的熱量數(shù)值Q中，Q₁ 與Q₂的和是

90.8

③畫出平衡時甲醇的百分含量（縱坐標）隨溫度（橫坐標）的變化曲線，要求畫出壓強不同的兩條曲線（標出p₁、p₂，且p₁＜p₂）．
④在一定溫度和壓強下，CO和H₂催化合成二甲醚反應為：3H₂（g）+3CO（g）?CH₃OCH₃（g）+CO₂（g）如圖為綠色電源“直接二甲醚燃料電池”工作原理示意圖，a電極的反應式為

CH₃OCH₃-12e^-+3H₂O=2CO₂+12H⁺

．

Answer 1

分析：甲容器反應物投入1molCO.2molH₂與乙容器反應物投入1mol CH₃OH在保持恒溫、恒容情況下是等效平衡，平衡時CH₃OH的濃度c₁=c₂ 、α₁+α₂=1、Q₁+Q₂能量總變化相當于1molCO.2molH₂完全轉(zhuǎn)化成1mol CH₃OH的能量，即吸放熱Q₁+Q₂數(shù)值上就等于90.8kJ；甲容器反應物投入量1molCO、2molH₂與丙容器反應物投入量2molCO、4molH₂，若恒溫且丙容器容積是甲容器2倍，則甲容器與丙容器也是等效平衡，然而現(xiàn)在是溫度、容積相同的3個密閉容器，可以當成是在恒溫且容積是甲容器兩倍條件下，體積受到了壓縮，原反應正向氣體體積減少，由平衡移動原理，則相較于甲容器（或假設(shè)狀況）而言，丙容器平衡向正向移動，也就是說，丙容器的轉(zhuǎn)化率比甲容器還要大一些．因此2c₁＜c₃、α₂＜α₃，反應在相同溫度下進行，平衡常數(shù)相等，該燃料電池的正極反應為：0₂+4e^-+4H⁺═2H₂O，負極反應為：CH₃OCH₃-12e^-+3H₂O=2CO₂+12H⁺，以此解答該題．

解答：解：①甲容器反應物投入1molCO.2molH₂與乙容器反應物投入1mol CH₃OH在保持恒溫、恒容情況下是等效平衡，則達到平衡時甲、乙容器壓強相等，甲容器反應物投入量1molCO、2molH₂與丙容器反應物投入量2molCO、4molH₂，丙可以當成是在恒溫且容積是甲容器兩倍條件下，體積受到了壓縮，原反應正向氣體體積減少，則有2P甲等于2P乙且大于P丙，
故答案為：2P甲等于2P乙且大于P丙；
②甲容器反應物投入1molCO.2molH₂與乙容器反應物投入1mol CH₃OH在保持恒溫、恒容情況下是等效平衡，反應分別由正方向和逆方向進行，則Q₁與Q₂和是90.8，能量總變化相當于1molCO.2molH₂完全轉(zhuǎn)化成1mol CH₃OH的能量，
故答案為：90.8；
③正反應放熱，則升高溫度、平衡向逆方向移動，甲醇的含量降低，根據(jù)方程式可知增大壓強，平衡向正方向移動，甲醇的含量增大，則圖象可為，
故答案為：；
④a極通入二甲醚，應為原電池的負極，發(fā)生氧化反應，電極方程式為CH₃OCH₃-12e^-+3H₂O=2CO₂+12H⁺，
故答案為：CH₃OCH₃-12e^-+3H₂O=2CO₂+12H⁺．

點評：本題綜合考查化學平衡、電化學等知識，題目側(cè)重于等效平衡的計算，為該題的難點，也是易錯點，注意理解等效平衡問題．