Question

工業(yè)上用下列反應(yīng)合成甲醇：CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）△H

（1）下列狀態(tài)下可以肯定該反應(yīng)已達化學(xué)平衡的是

 

（填字母序號）
a．生成CH₃OH的速率與消耗CO的速率相等
b．CH₃OH、CO、H₂的濃度不再發(fā)生變化
c．混合氣體的相對平均分子質(zhì)量不變
d．混合氣體的密度不變
（2）如圖1表示該反應(yīng)在不同溫度時甲醇的物質(zhì)的量隨時間的變化情況．
①由圖中數(shù)據(jù)判斷反應(yīng)的△H

 

0（填“＞”或“=”或“＜”）；選擇適宜的催化劑，

 

（填“能”或“不能”）改變該反應(yīng)的反應(yīng)熱．
②300℃時反應(yīng)達到平衡后，若其它條件不變，將容器體積縮小到原來的

1

2

，氫氣物質(zhì)的量的濃度將

 

（填“增大”或“減小”或“不變”）
③某溫度下，將2mol CO和6mol H₂充入2L的密閉容器中，充分反應(yīng)10min后達到平衡，測得c（CO）=0.2mol/L，則CO的轉(zhuǎn)化率為

 

；用CH₃OH表示該過程的反應(yīng)速率：v（CH₃OH）=

 

mol/（L?min）
（3）如圖2是甲醇燃料電池（電解質(zhì)溶液為KOH溶液）結(jié)構(gòu)示意圖．寫出a處電極的電極反應(yīng)式

 

．
（4）64g甲醇在氧氣中充分燃燒，將產(chǎn)物通入2L 1.5mol/L KOH溶液中充分反應(yīng)后，溶液中離子濃度由大到小排列的順序是

 

．

Answer 1

考點：化學(xué)平衡的計算,反應(yīng)熱和焓變,化學(xué)電源新型電池,化學(xué)平衡狀態(tài)的判斷

專題：基本概念與基本理論

分析：（1）根據(jù)化學(xué)平衡的特征判斷；
（2）①根據(jù)溫度對化學(xué)平衡的影響來回答，根據(jù)催化劑對平衡的影響作判斷；
②根據(jù)壓強對平衡的影響判斷；
③利用三段式計算；
（3）a電極是電子流出的電極，為負極，則甲醇在此電極上失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，據(jù)此寫電極反應(yīng)式；
（4）根據(jù)燃燒產(chǎn)生的二氧化碳與KOH溶液反應(yīng)的生成物結(jié)合鹽類的水解知識排序．

解答： 解：（1）a．生成CH₃OH的速率與消耗CO的速率相等，都是表示的正反應(yīng)速率，不能判斷反應(yīng)是否處于平衡狀態(tài)，故a錯誤；
b．CH₃OH、CO、H₂的濃度不再發(fā)生變化，說明反應(yīng)已經(jīng)處于平衡狀態(tài)了，故b正確；
c．該反應(yīng)氣體質(zhì)量守恒，反應(yīng)前后物質(zhì)的量不等，所以當混合氣體的相對平均分子質(zhì)量不變時，說明反應(yīng)已經(jīng)處于平衡狀態(tài)，故c正確；
d．在反應(yīng)前后體積和質(zhì)量都不變，所以混合氣體的密度不變不能判斷反應(yīng)是否處于平衡狀態(tài)，故d錯誤；
故選bc；
（2）①由圖可知，500℃是甲醇的物質(zhì)的量少，即反應(yīng)逆向移動，所以該反應(yīng)的正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，△H＜0，加入催化劑對平衡的移動沒有影響，所以不改反應(yīng)熱，故答案為：＜；不能；
②減小體積，壓強增大，雖然平衡正向移動，但氫的濃度比起始要大，故答案為：增大；
③利用三段式計算，
                CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）
起始（mol）       2            6          0
轉(zhuǎn)化（mol）      1.6                     1.6
平衡（mol）     0.2×2=0.4                1.6
CO的轉(zhuǎn)化率為

1.6

2

×100%=80%
v（CH₃OH）=

1.6 2

10

mol/（L?min）=0.08mol/（L?min）
故答案為：80%；0.08；
（3）a電極是電子流出的電極，為負極，則甲醇在此電極上失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，據(jù)此寫電極反應(yīng)式為CH₃OH-6e^-+8OH^-=CO₃^2-+6H₂O，
故答案為：CH₃OH-6e^-+8OH^-=CO₃^2-+6H₂O；
（4）64g甲醇燃燒產(chǎn)生的二氧化碳2mol與2L 1.5mol/LKOH溶液反應(yīng)的生成2mol碳酸氫鉀和1mol碳酸鉀，碳酸根水解顯堿性，可知溶液中離子濃度大小順序為c（K⁺）＞c（HCO₃^-）＞c（CO₃^2- ）＞c（OH^-）＞c（H⁺），故答案為：c（K⁺）＞c（HCO₃^-）＞c（CO₃^2- ）＞c（OH^-）＞c（H⁺）．

點評：本題主要考查平衡狀態(tài)的判斷、影響平衡移動的因素、轉(zhuǎn)化率、反應(yīng)速率的計算、電極反應(yīng)的書寫，有一定的綜合性，中等難度．