Question

6．甲醇是重要的化工原料，又可作為燃料．工業(yè)上可利用CO或CO₂來生產燃料甲醇．已知甲醇制備的有關化學反應以及在不同溫度下的化學反應平衡常數如下所示．

化學反應	平衡 常數	溫度/℃
		500	700	800
①2H2（g）+CO（g）?CH3OH（g）	K1	2.5	0.34	0.15
②H2（g）+CO2（g）?H2O（g）+CO（g）	K2	1.0	1.70	2.52
③3H2（g）+CO2（g）?CH3OH（g）+H2O（g）	K3

請回答下列問題：
（1）反應②是吸熱（填“吸熱”或“放熱”）反應．
（2）據反應①與②可推導出K₁、K₂與K₃之間的關系，則K₃=K₁•K₂（用K₁、K₂表示）．
（3）500℃時測得反應③在某時刻，H₂（g）、CO₂（g）、CH₃OH（g）、H₂O（g）的濃度（mol•L^-1）分別為0.8、0.1、0.3、0.15，則此時v_正＞v_逆（填“＞”、“=”或“＜”）．
（4）反應①按照相同的物質的量投料，測得CO在不同溫度下的平衡轉化率與壓強的關系如圖1所示．
下列說法正確的是C（填序號）．
A．溫度：T₁＞T₂＞T₃
B．正反應速率：v（a）＞v（c），v（b）＞v（d）
C．平衡常數：K（a）＞K（c），K（b）=K（d）
（5）新型高效的甲醇燃料電池采用鉑為電極材料，兩電極上分別通入CH₃OH和O₂．
某研究小組將兩個甲醇燃料電池串聯后作為電源，進行飽和氯化鈉溶液電解實驗，如圖2所示．回答下列問題：

乙燃料電池的負極反應式為2CH₃OH-12e^-+16OH^-=2CO₃^2-+12H₂O．

Answer 1

分析 （1）反應②CO₂（g）+H₂（g）?CO（g）+H₂O（g）的平衡常數隨溫度升高增大，說明平衡正向進行，升高溫度平衡向吸熱方向移動；
（2）平衡常數是利用生成物平衡濃度冪次方乘積除以反應物平衡濃度冪次方乘積，結合反應①+②得到反應③，平衡常數K₃等于反應①②平衡常數的積；
（3）500℃時，測得反應③在某時刻，CO₂（g）、H₂（g）、CH₃OH（g）、H₂O（g）的濃度分別為0.1mol•L^-1、0.8mol•L^-1、0.3mol•L^-1、0.15mol•L^-1，Q=$\frac{0.3×0.15}{0.83×0.1}$=0.88，根據濃度商與化學平衡常數相對大小確定反應方向，從而確定正逆反應速率相對大��；
（4）A．根據反應①中溫度與K的關系，可推斷該反應為放熱反應，升溫，平衡左移，CO的轉化率減��；
B．溫度越高，化學反應速率越大，壓強越大化學反應速率越大；
C．溫度越高，平衡常數越小，壓強對平衡常數無影響；
（5）甲醇燃料堿性電池中，負極上甲醇失電子和氫氧根離子反應生成碳酸根離子和水．

解答 解：（1）反應②CO₂（g）+H₂（g）?CO（g）+H₂O（g）的平衡常數隨溫度升高增大，說明平衡正向進行，正反應是吸熱反應；
故答案為：吸熱；
（2）平衡常數是利用生成物平衡濃度冪次方乘積除以反應物平衡濃度冪次方乘積，結合反應①+②得到反應③，可得平衡常數K₃=K₁•K₂；
故答案為：K₁•K₂；
（3）500℃時，測得反應③在某時刻，CO₂（g）、H₂（g）、CH₃OH（g）、H₂O（g）的濃度分別為0.1mol•L^-1、0.8mol•L^-1、0.3mol•L^-1、0.15mol•L^-1，Q=$\frac{0.3×0.15}{0.83×0.1}$=0.88＜K=2.5，則此時v正＞v逆；
故答案為：＞；
（4）A．根據反應①中溫度與K的關系，可推斷該反應為放熱反應，升溫，平衡左移，CO的轉化率減小，所以T₃＞T₂＞T₁，A錯誤；
B．T₃＞T₂＞T₁，溫度越高化學反應速率越大、壓強越大化學反應速率越大，則反應速率v（c）＞v（a），v（b）＞v（d），B錯誤；
C．溫度越高，平衡常數越小，壓強對平衡常數無影響，所以K（a）＞K（c），K（b）=K（d），C正確；
故選C；
（5）甲醇燃料堿性電池中，負極上甲醇失電子和氫氧根離子反應生成碳酸根離子和水，電極反應式為2CH₃OH-12e^-+16OH^-=2CO₃^2-+12H₂O，
故答案為：2CH₃OH-12e^-+16OH^-=2CO₃^2-+12H₂O．

點評 本題考查化學平衡計算、外界條件對化學平衡移動影響、原電池原理等知識點，側重考查學生圖象分析判斷及計算能力，會根據濃度商與化學平衡常數相對大小確定反應方向，難點是電極反應式的書寫，題目難度中等．