Question

【題目】甲醇來源豐富，價格低廉，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，其熱化學方程式為：2H2(g)+CO(g) CH3OH(g);ΔH=-90.8kJ/mol。

（1）該反應的平衡常數(shù)表達式為：K=____，如升高溫度，K值將______（填：增大、減小或不變）。

（2）以下各項能說明該反應達到平衡狀態(tài)的是____________.

A.混合氣體的密度保持不變 B.甲醇的質(zhì)量分數(shù)保持不變

C.CO的濃度保持不變 D.2v逆(H2)=v正(CH3OH)

（3）在210°C、240°C和270°C三種不同溫度、2 L恒容密閉容器中研究合成甲醇的規(guī)律。

如圖是上述三種溫度下不同的H2和CO的起始組成比（起始時CO的物質(zhì)的量均為1 mol)與CO平衡轉(zhuǎn)化率的關(guān)系，則曲線Z對應的溫度是_____。由起始達到a點所需時間為5min，則H2的反應速率為:_______________mol/(L·min)。

（4）某興趣小組設計了如圖所示的甲醇燃料電池裝置。

①該電池工作時，正極是____________極（填“a”或 “b”）；

②該電池負極反應的離子方程式為____________________________________。

Answer 1

【答案】K= 減小 BC 2700C 0.1mol/(L·min) a CH3OH-6e-+H2O = CO2↑+6H+

【解析】

（1）平衡常數(shù)等于生成物平衡濃度化學計量數(shù)冪之積比上反應物平衡濃度冪之積；根據(jù)正反應為放熱反應判斷；

（2）正逆反應速率相等；變量不在發(fā)生變化，證明達到了平衡；

（3）正反應為放熱反應，溫度越高，反應物轉(zhuǎn)化率越低；根據(jù)CO的轉(zhuǎn)化率計算CO的變

化量，根據(jù)CO的變化量計算氫氣的變化量，在計算速率；

（4）根據(jù)燃料電池中正極為充入氧氣一極，負極為燃料一極判斷書寫電極反應式。

（1）該反應的平衡常數(shù)表達式為：K=，因為正反應為放熱反應，因此升高溫度，平衡會逆向移動，K值將減��；

答案：K= (2). 減小

（2）根據(jù)反應中變化的量不在發(fā)生變化，證明反應達到了平衡分析；

A.因為體積一定，氣體總質(zhì)量一定，因此混合氣體的密度始終保持不變，不可作為判斷是否平衡的依據(jù)，故A錯誤；

B.反應未達到平衡時，甲醇的質(zhì)量分數(shù)始終在變化，當不在發(fā)生變化時，說明反應達到了平衡，故B正確；

C. .反應未達到平衡時，CO的濃度始終在變化，當不在發(fā)生變化時，說明反應達到了平衡，故C正確；

D.正逆反應速率比不等于化學計量數(shù)之比，故D錯誤；

答案：BC

（3）根據(jù)反應2H2(g)+CO(g) CH3OH(g);ΔH=-90.8kJ/mol，是放熱反應，溫度越高，轉(zhuǎn)化率越低，所以曲線Z對應的溫度是270℃；

△c（CO）=1mol×50%/2=0.25mol/L，則△c（H2）=2△c（CO）=2×0.25mol/L=0.5mol/L；

v（H2）=△c（H2）/△t=0.5mol/L/5min=0.1mol/(L·min) ;

答案：2700C 0.1mol/(L·min)

（4） ①該電池工作時，a極通入O2得電子，則正極是a極；

②該電池負極甲醇失電子生成二氧化碳，反應的離子方程式為CH3OH-6e-+H2O = CO2↑+6H+；

答案：a CH3OH-6e-+H2O = CO2↑+6H+