Question

（1）甲醇日趨成為重要的有機燃料，為開發(fā)新能源，有關部門擬用甲醇（CH₃OH）替代汽油作為公交車的燃料．一定條件下由CO和H₂生產(chǎn)甲醇的化學方程式為CO+2H₂?CH₃OH．該反應合成1mol CH₃OH吸收熱量131.9kJ，又知2H₂（g）+CO（g）+

3

2

O₂（g）?CO₂（g）+2H₂O（g）△H=-594.1kJ/mol．
請寫出液態(tài)甲醇燃燒生成二氧化碳和水蒸氣的熱化學方程式：

 

．
（2）在一容積可變的密閉容器中，充有10mol CO和20mol H₂，用于合成甲醇．CO的平衡轉化率（α）與溫度（T）、壓強（P）的關系如圖所示：

①A、B、C三點的平衡常數(shù)K_A、K_B、K_C的大小關系為

 

．
②若將達到平衡狀態(tài)B時生成的甲醇用于構成甲醇一氧氣燃料電池，電解質溶液為KOH濃溶液，則該電池工作時負極的電極反應式為

 

，理論上通過外電路的電子最多為

 

mol．
（3）以CO₂為原料也可以合成甲醇，其反應原理為：CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃OH（g）+H₂O（g）
在1L的密閉容器中，充入1mol CO₂和3mol H₂在500℃下發(fā)生反應，測得CO₂（g）和CH₃OH（g）的濃度隨時問變化如圖所示：

則下列說法正確的是

 

（填字母）；
A．3min時反應達到平衡
B．0～10min時用H₂表示的反應速率為0.225mol^-1?min^-1
C．CO₂的平衡轉化率為25%
D．該溫度時化學平衡常數(shù)為

16

3

（mol?L^-1）^-2．

Answer 1

考點：用蓋斯定律進行有關反應熱的計算,物質的量或濃度隨時間的變化曲線,化學平衡的計算

專題：化學反應中的能量變化,化學平衡專題

分析：（1）根據(jù)蓋斯定律書寫其熱化學反應方程式；
（2）①對于一個給定的化學反應，化學平衡常數(shù)的影響因素只有溫度；
②依據(jù)原電池原理，原電池中負極是燃料失電子發(fā)生氧化反應，生成的二氧化碳在堿溶液中生成碳酸鹽；由圖示可知，在平衡狀態(tài)B時，CO轉化率為0.8，可知生成甲醇的物質的量為8mol，根據(jù)電極反應式計算外電路通過電子；
（3）①A．反應達到平衡狀態(tài)時各物質的濃度不再發(fā)生變化；
B．根據(jù)v=

△c

△t

計算；
C．CO₂的平衡轉化率=

參加反應的二氧化碳濃度

二氧化碳的初始濃度

；
D．該溫度時化學平衡常數(shù)K=生成物濃度冪之積與反應物濃度冪之積的比．

解答： 解：（1）根據(jù)液態(tài)甲醇燃燒生成二氧化碳和水蒸氣，化學方程式為：2CH₃OH（l）+3O₂（g）═2CO₂（g）+4H₂O（g），
根據(jù)蓋斯定律得：①CO+2H₂=CH₃OH△H₁=+131.9kJ?mol^-1
②2H₂（g）+CO（g）+

3

2

O₂（g）=CO₂（g）+2H₂O（g）△H₂=-594.1kJ?mol^-1
③2CH₃OH（l）+3O₂（g）═2CO₂（g）+4H₂O（g）△H₃
③=2×（②-①），△H₃=2×（△H₂-△H₁）=-1452kJ?mol^-1 
故答案為：2CH₃OH（l）+3O₂（g）═2CO₂（g）+4H₂O（g）△H=-1452kJ?mol^-1； 
（2）①化學平衡常數(shù)只受溫度的影響，該反應放熱，溫度越高平衡逆向移動，K值減�。�
故答案為：K_a=K_b＞K_C；
②CH₃OH 即可以做燃料，還可以與氧氣組成堿性燃料電池，電解質溶液是KOH溶液．則該燃料電池放電時是原電池，負極上是甲醇失電子發(fā)生氧化還原反應生成碳酸鹽，反應的電極反應式為：CH₃OH-6e^-+8OH^-=CO₃^2-+6H₂O；由圖示可知，在平衡狀態(tài)B時，CO轉化率為0.8，可知生成甲醇的物質的量為8mol，根據(jù)電極反應式可知失去電子數(shù)為：8mol×6=48mol；
故答案為：CH₃OH-6e^-+8OH^-=CO₃^2-+6H₂O；48；
（3）①A．3min后各物質的濃度還發(fā)生變化，所以3min時該反應未達到平衡，故錯誤；
B．0～10min時用H₂表示的反應速率=

1-0.25

10

=0.225（mol?^-1?min^-1），故正確；
C．CO₂的平衡轉化率=

1-0.25

1

×100%=75%，故錯誤；
D．平衡時c（CO₂）=0.25mol/L，c（CH₃OH）=c（H₂O）=0.75mol/L，c（H₂）=3c（CO₂）=0.75mol/L，該溫度時化學平衡常數(shù)=

0.75×0.75

0.25×0.753

（mol/L）²=

16

3

（mol/L）²，故正確；
故選BD．

點評：本題考查反熱化學反應方程式、電極反應式的書寫和平衡的計算，難度中等，注意平衡常數(shù)和溫度有關，和濃度、壓強無關．