Question

【題目】科學家對一碳化學進行了廣泛深入的研究并取得了一些重要成果。

（1）已知：CO(g)+2H2(g) CH3OH(g) △H1＝－90.0kJ/mol；

3CH3OH(g) CH3CH=CH2(g)+3H2O(g) △H2＝－31.0kJ/mol

CO與H2合成CH3CH=CH2的熱化學方程式為________。

（2）甲醇（CH3OH）可作為新型汽車動力燃料，工業(yè)上可由CO與 H2在催化劑作用下合成甲醇。現(xiàn)向體積為2L的恒容絕熱密閉容器中，充入1molCO 和2mo1H2發(fā)生反應：CO(g)+2H2(g) CH3OH(g) △H1＝-90.0kJ/mol。當反應進行到5min時達到平衡狀態(tài)，此時CH3OH的物質(zhì)的量為0.6mol，則

①5 min內(nèi)反應的平均速率ν(H2) = _____ mol/(L·min)。

②達到平衡時放出的熱量為________ kJ

③不能說明該反應已達到平衡狀態(tài)的是____（選填字母標號）

a．CO的物質(zhì)的量不再改變 b．容器內(nèi)溫度保持不變

c．CH3OH的消耗速率與生成速率相等 d．容器內(nèi)的密度保持不變

（3）一種甲醇燃料電池如圖，使用的電解質(zhì)溶液是2mol·L－1的KOH溶液。

請寫出加入(通入)a物質(zhì)一極的電極反應式_____；每消耗9.6g甲醇轉(zhuǎn)移的電子數(shù)為_______。

Answer 1

【答案】3CO(g)+6H2(g) CH3CH=CH2(g)+3H2O(g)△H＝-301.0kJ/mol 0.12 54 d CH3OH－6e－+8OH—=CO32-+6H2O 1.8NA(1.8×6.02×1023)

【解析】

(1)①CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)△H1=-90.1kJ/mol；②3CH3OH(g)CH3CH=CH2(g)+3H2O(g)△H2=-31.0kJ/mol；蓋斯定律計算①×3+②得到CO與H2合成CH3CH=CH2的熱化學方程式；

(2)當反應進行到5min時達到平衡狀態(tài)，此時CH3OH的物質(zhì)的量為0.6mol，結合反應CO(g)+2H2(g) CH3OH(g)可知參加反應的H2的物質(zhì)的量為1.2mol；

①5 min內(nèi)反應的平均速率ν(H2) =；

②結合熱化學反應方程式計算達到平衡時放出的熱量；

③根據(jù)化學平衡狀態(tài)特征：正逆反應速率相等，各組分含量保持不變分析；

(3)根據(jù)電子方向，a為負極，為甲醇發(fā)生氧化反應生成二氧化碳，據(jù)此書寫；由電極反應可知，每消耗1mol甲醇轉(zhuǎn)移電子6mol，9.6g甲醇為=0.3mol，據(jù)此計算。

(1)①CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)△H1=-90.1kJ/mol；②3CH3OH(g)CH3CH=CH2(g)+3H2O(g)△H2=-31.0kJ/mol；蓋斯定律計算①×3+②得到CO與H2合成CH3CH=CH2的熱化學方程式：3CO(g)+6H2(g)CH3CH=CH2(g)+3H2O(g)△H=-301.3kJ/mol；

(2)當反應進行到5min時達到平衡狀態(tài)，此時CH3OH的物質(zhì)的量為0.6mol，結合反應CO(g)+2H2(g) CH3OH(g)可知參加反應的H2的物質(zhì)的量為1.2mol；

①5 min內(nèi)反應的平均速率ν(H2) ===0.12 mol/(L·min)；

②參加反應的H2的物質(zhì)的量為1.2mol，則平衡時放出的熱量為1.2mol=54kJ；

③a．反應達到平衡，CO的物質(zhì)的量不再改變，故a正確；

b．容器內(nèi)溫度保持不變，說明反應處于相對靜止狀態(tài)，即平衡狀態(tài)，故b正確；

c．CH3OH的消耗速率與生成速率相等，說明CH3OH的量不再改變，達到平衡，故c正確；

d．根據(jù)ρ=，反應均為氣體，氣體總質(zhì)量不變，容器恒容，V不變，故容器內(nèi)的密度始終保持不變，不能判斷平衡，故d錯誤；

故答案為：d；

(3)電子由a流出，a為負極，負極為甲醇失去電子發(fā)生氧化反應，電極反應為：CH3OH-6e-+8OH-=CO32-+6H2O；由電極反應可知，每消耗1mol甲醇轉(zhuǎn)移電子6mol，每消耗9.6g甲醇轉(zhuǎn)移的電子數(shù)為×6×NA=1.8NA(1.8×6.02×1023)。