Question

一定條件下，在體積為3 L的密閉容器中反應(yīng)：CO（g）+ 2H2（g）CH3OH（g）達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)。

（1）該反應(yīng)的平衡常數(shù)表達(dá)式K=????????????????? ；根據(jù)下圖，升高溫度，K值將??????? （填“增大”、“減小”或“不變”）。

（2）500℃時(shí)，從反應(yīng)開(kāi)始到達(dá)到化學(xué)平衡，以H2的濃度變化表示的化學(xué)反應(yīng)速率是?? （用nB、tB表示）。

（3）判斷該可逆反應(yīng)達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)的標(biāo)志是?????? （填字母）。

a、CO、H2、CH3OH的濃度均不再變化

b、混合氣體的密度不再改變

c、混合氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量不再改變

d、v生成（CH3OH）= v消耗（CO）

（4）300℃時(shí)，將容器的容積壓縮到原來(lái)的1/2，在其他條件不變的情況下，對(duì)平衡體系產(chǎn)生的影響是??????? （填字母）。

a、c（H2）減少

b、正反應(yīng)速率加快，逆反應(yīng)速率減慢

c、CH3OH 的物質(zhì)的量增加

d、重新平衡時(shí)c（H2）/ c（CH3OH）減小

（5）根據(jù)題目有關(guān)信息，請(qǐng)?jiān)谟蚁伦鴺?biāo)圖中標(biāo)示出該化學(xué)反應(yīng)過(guò)程的能量變化（標(biāo)明信息）。

（6）以甲醇、空氣、氫氧化鉀溶液為原料，石墨為電極可構(gòu)成燃料電池。已知該燃料電池的總反應(yīng)式為：2CH3OH +3O2+4OH- = 2CO32- + 6H2O，該電池中負(fù)極上的電極反應(yīng)式是：2CH3OH–12e－+16OH－＝ 2CO32－+ 12H2O ，則正極上發(fā)生的電極反應(yīng)為：?????????????????????????????????????????????? 。

 

Answer 1

【答案】

（1）c(CH3OH)/c(CO)·c2(H2)(2分)；減小(2分)

（2） 2nB/3tBmol·L－1·min－1（2分）

（3）a、c(2分）

（4）c、d(2分)

（5）如圖(3分)

（6）3O2+6H2O+12e-=12OH-(3分)

【解析】

試題分析：（1）根據(jù)已知方程式不難得出該反應(yīng)的平衡常數(shù)表達(dá)式為：c(CH3OH)/c(CO)·c2(H2)；根據(jù)圖像，平衡時(shí)500℃下產(chǎn)物甲醇的物質(zhì)的量小于300℃時(shí)的甲醇物質(zhì)的量，所以隨著溫度升高平衡逆向移動(dòng)，說(shuō)明該反應(yīng)的K值將減小，該正反應(yīng)是放熱反應(yīng)△H<0。

（2）500℃時(shí)，從反應(yīng)開(kāi)始到達(dá)到化學(xué)平衡，反應(yīng)用時(shí)tB 分鐘，生成甲醇nB mol，所以反應(yīng)速率v(H2)=2v(CH3OH)= 2nB/3tBmol·L－1·min－1 。

（3）反應(yīng)中各組分的濃度不變時(shí)判斷可逆反應(yīng)達(dá)到平衡的重要標(biāo)志，A正確；混合氣體密度ρ=m/V，由于參加反應(yīng)的物質(zhì)都是氣體，質(zhì)量守恒，混合氣體質(zhì)量始終不變，所以在恒容密閉容器中混合氣體密度始終不變，所以不能判斷是否達(dá)到平衡，B錯(cuò)誤；混合氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量M= m/n，氣體質(zhì)量不變，但是氣體的總物質(zhì)的量隨反應(yīng)進(jìn)行而改變，所以M會(huì)發(fā)生改變，當(dāng)M不變時(shí)，反應(yīng)達(dá)到平衡，C正確；生成甲醇和消耗CO表示的都是正反應(yīng)速率，所以D項(xiàng)不能判斷反應(yīng)達(dá)到平衡；故選AC。

（4）壓縮容器為原來(lái)的1/2，則個(gè)物質(zhì)的濃度均瞬間增大1倍，壓強(qiáng)增大，平衡向右移動(dòng)，雖然平衡向右移動(dòng)H2濃度減小，但是體積改變使氫氣濃度增大影響更大，所以c（H2）增大，a錯(cuò)誤；增大壓強(qiáng)，正逆反應(yīng)速率均增大，只是正反應(yīng)速率增大較多，b錯(cuò)誤；平衡右移，甲醇物質(zhì)的量增大，c正確；重新達(dá)到平衡，c（H2）將小于原來(lái)濃度的2倍，c（CH3OH）將大于原來(lái)濃度的2倍，所以c（H2）/ c（CH3OH）將減小，d正確。故選cd。

（5）根據(jù)題目的有信息和上述的分析，該反應(yīng)△H<0，所以畫(huà)出該反應(yīng)的能量變化情況只要注意焓變和相應(yīng)標(biāo)示即可。

（6）以甲醇作燃料的電池，甲醇做負(fù)極失去電子被堿吸收形成CO32-，氧氣做正極得到電子被還原，所以在給出總反應(yīng)式和負(fù)極反應(yīng)式的情況下，不難得到正極反應(yīng)式為3O2+6H2O+12e-=12OH-。

考點(diǎn)：本題考查的是化學(xué)反應(yīng)原理的知識(shí)。