Question

（14分）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)

（1）判斷反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)的依據(jù)是（填字母序號）__________

A. 生成CH3OH的速率與消耗CO的速率相等 B. 混合氣體的密度不變

C. 混合氣體的相對平均分子質(zhì)量不變 D. CH3OH、CO、H2的濃度都不再發(fā)生變化

（2）下表所列數(shù)據(jù)是反應(yīng)在不同溫度下的化學(xué)平衡常數(shù)（K）

溫度	250℃	300℃	350℃
K	2.041	0.270	0.012

 

①該反應(yīng)化學(xué)平衡常數(shù)表達(dá)式K=

②由表中數(shù)據(jù)判斷該反應(yīng)的△H__________0（填“>”、“=”或“<”）；

③某溫度下，將2molCO和6mol 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)=0.2mol·L-1，此時的溫度為__________

（3）25℃101KPa下，1g液態(tài)甲醇完全燃燒生成CO2和液態(tài)水時放出熱量22.68kJ，表示甲醇燃燒熱的熱化學(xué)方程式為

（4）據(jù)報道，最近摩托羅拉公司研發(fā)了一種由甲醇和氧氣以及強(qiáng)堿做電解質(zhì)溶液的新型手機(jī)電池，電量可達(dá)現(xiàn)在使用的鎳氫電池或鋰電池的十倍，該電池工作時負(fù)極電極反應(yīng)式為 。若反應(yīng)時消耗16g甲醇所產(chǎn)生的電能電解足量的CuSO4溶液，則將產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)狀況下的O2________升

 

Answer 1

⑴C、 D；⑵①K=c(CH3OH)/c(CO)·c2(H2) ； ②△H＜0；③250℃

⑶ CH3OH(l)+3/2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l) ΔH=－725.76 kJ / mol

⑷ 負(fù)極CH3OH -6e－+8OH－=CO32－+6H2O ； 產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)狀況下的O216.8升

【解析】

試題分析：A. CH3OH是生成物，而CO是反應(yīng)物，在任何時刻都存在生成CH3OH的速率與消耗CO的速率相等，因此不能作為判斷平衡的標(biāo)志。錯誤。B. 由于反應(yīng)是在體積固定的密閉容器中進(jìn)行，反應(yīng)前后遵循質(zhì)量守恒定律，所以在無論反應(yīng)是否達(dá)到平衡，混合氣體的密度都不變。因此不能作為判斷平衡的標(biāo)志。錯誤。C. 由于該反應(yīng)是個反應(yīng)前后氣體體積不等的可逆反應(yīng)，若未達(dá)到平衡，氣體的物質(zhì)的量就要發(fā)生變化，則氣體的密度也要發(fā)生變化，即混合氣體的相對平均分子質(zhì)量也要發(fā)生變化。因此混合氣體的相對平均分子質(zhì)量不變�？梢宰鳛榕袛喾磻�(yīng)達(dá)到平衡的標(biāo)志。正確。D. 若反應(yīng)達(dá)到平衡，反應(yīng)混合物中CH3OH、CO、H2的任何一個組分的消耗濃度與產(chǎn)生濃度相等，即濃度都不再發(fā)生變化。因此可以作為判斷反應(yīng)達(dá)到平衡的標(biāo)志。正確。⑵ ①化學(xué)平衡常數(shù)是可能反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)時各生成物濃度冪指數(shù)的乘積與各反應(yīng)物濃度冪指數(shù)的乘積的比。所以。②由表中數(shù)據(jù)可知：升高溫度，化學(xué)平衡常數(shù)減小。說明升高溫度，化學(xué)平衡逆向移動。根據(jù)平衡移動原理：升高溫度化學(xué)平衡向吸熱反應(yīng)方向移動。逆反應(yīng)方向?yàn)槲鼰岱磻?yīng)方向，所以該反應(yīng)的正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，△H＜0。③CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)在反應(yīng)開始時c(CO)=1mol/L；c(H2)=3mol/L；c(CH3OH)=0mol/L；當(dāng)反應(yīng)達(dá)到平衡時，C(CO)=0.2mol/L,所以根據(jù)方程式中各種物質(zhì)的關(guān)系可知c(H2)=1.4mol/L；c(CH3OH)= 0.8mol/L化學(xué)平衡常數(shù)所以反應(yīng)溫度為250℃。（3）燃燒熱是1mol的物質(zhì)完全燃燒產(chǎn)生穩(wěn)定的氧化物時放出的熱量。根據(jù)題目提供的數(shù)據(jù)可知：表示甲醇燃燒熱的熱化學(xué)方程式為CH3OH(l)+3/2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l) ΔH=－725.76 kJ / mol；（4）在燃料電池中，通入燃料的電極為負(fù)極，通入氧氣的電極為正極。由于電解質(zhì)為堿性，所以在負(fù)極的電極反應(yīng)式為CH3OH -6e－+8OH－=CO32－+6H2O。n(CH3OH)=16g÷32g/mol=0.5mol.所以n(e-)=0.5mol×6=3mol.根據(jù)電子守恒可得n(O2)=3mol÷4=0.75mol,V(O2)= 0.75mol×22.4L/mol=16.8L。

考點(diǎn)：考查化學(xué)平衡狀態(tài)的判斷、化學(xué)平衡常數(shù)的表達(dá)及計(jì)算、燃料電池的電極式、及相應(yīng)的計(jì)算的知識。