Question

【題目】工業(yè)上可由天然氣為原料制備甲醇，也可由水煤氣合成甲醇．

已知：，，。試寫(xiě)出由和制取甲醇的熱化學(xué)方程式：______；

通過(guò)下列反應(yīng)制備甲醇：，圖甲是反應(yīng)時(shí)和的濃度隨時(shí)間t的變化情況，從反應(yīng)開(kāi)始到平衡，用表示平均反應(yīng)速率______，平衡時(shí)CO的轉(zhuǎn)化______．

在一容積可變的密閉容器中充入和，CO的平衡轉(zhuǎn)化率隨溫度、壓強(qiáng)的變化如圖乙所示．

下列說(shuō)法不能判斷該反應(yīng)達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)的是______填字母

A 的消耗速率等于的生成速率的2倍

B 的體積分?jǐn)?shù)不再改變

C 體系中的轉(zhuǎn)化率和CO的轉(zhuǎn)化率相等

D 體系中氣體的平均摩爾質(zhì)量不再改變

比較A、B兩點(diǎn)壓強(qiáng)大小______填“、、”

若達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)A時(shí)，容器的體積為20L，如果反應(yīng)開(kāi)始時(shí)仍充入和2，則在平衡狀態(tài)B時(shí)，容器的體積______L；

以甲醇為燃料，氧氣為氧化劑，KOH溶液為電解質(zhì)溶液，可制成燃料電池電極材料為惰性電極

若KOH溶液足量，則電池負(fù)極反應(yīng)的離子方程式為______；

若電解質(zhì)溶液中KOH的物質(zhì)的量為，當(dāng)有甲醇參與反應(yīng)時(shí)，電解質(zhì)溶液中各種離子的物質(zhì)的量濃度由大到小的順序是______．

Answer 1

【答案】 AC 4

【解析】

（1）已知：①2CH4(g)+O2(g)=2CO(g)+4H2(g) △H=a kJ/mol，②CO(g)+2H2(g)=CH3OH(g) △H=b kJ/mol，根據(jù)蓋斯定律，①+2×②可得：2CH4(g)+O2(g)=2CH3OH(g) △H=(a+2b)kJ/mol；

（2）隨反應(yīng)進(jìn)行，CO濃度減小，CH3OH濃度增大，由圖可知，10min到達(dá)平衡，CO濃度變化為(0.9-0.15)mol/L=0.75mol/L，則v(CO)==0.075mol·L-1·min-1，反應(yīng)速率之比等于化學(xué)方程式計(jì)量數(shù)之比v(H2)=2v(CO)=0.15mol·L-1·min-1；平衡時(shí)CO的轉(zhuǎn)化率==83.3%；

（3）①A、H2的消耗速率等于CH3OH的生成速率的2倍，均表示正反應(yīng)速率，反應(yīng)始終按該比例關(guān)系進(jìn)行，不能說(shuō)明到達(dá)平衡，當(dāng)H2的消耗速率等于CH3OH的消耗速率的2倍時(shí)，反應(yīng)到達(dá)平衡，A錯(cuò)誤；

B、H2的體積分?jǐn)?shù)不再改變是化學(xué)平衡的特征，達(dá)到了平衡，B正確；

C、H2、CO的轉(zhuǎn)化率與它們起始物質(zhì)的量有關(guān)，平衡時(shí)不一定相等，若起始物質(zhì)的量之比等于化學(xué)計(jì)量數(shù)之比，轉(zhuǎn)化率始終相等，C錯(cuò)誤；

D、混合氣體總質(zhì)量不變，隨反應(yīng)進(jìn)行，混合氣體總物質(zhì)的量減小，平均摩爾質(zhì)量增大，混合氣體氣體的平均摩爾質(zhì)量不再改變，說(shuō)明達(dá)到了平衡，D正確；

故答案為：AC；

②溫度一定時(shí)，正反應(yīng)為氣體體積減小的反應(yīng)，增大壓強(qiáng)，平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，CO的轉(zhuǎn)化率增大，故壓強(qiáng)PA<PB；

③若達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)A時(shí)，容器的體積為20L，CO轉(zhuǎn)化率為50%，則轉(zhuǎn)化的CO為10mol×50%=5mol，則：

平衡常數(shù)K===4，如果反應(yīng)開(kāi)始時(shí)仍充入10mol CO和20mol H2，在平衡狀態(tài)B時(shí)CO轉(zhuǎn)化率為80%，則轉(zhuǎn)化的CO為10mol×80%=8mol，則：

設(shè)體積為V L，則=4，解得V=4；

（4）①原電池負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，甲醇在負(fù)極失去電子，堿性條件下生成碳酸根離子與水，負(fù)極電極反應(yīng)式為：CH3OH-6e-+8OH-=CO32-+6H2O；

②當(dāng)有0.75mol CH3OH參與反應(yīng)時(shí)，產(chǎn)生的CO2是0.75mol，和1mol KOH反應(yīng)，根據(jù)元素守恒：n(K2CO3)+n(KHCO3)=0.75mol，2n(K2CO3)+n(KHCO3)=1mol，聯(lián)立解得：n(K2CO3)=0.25mol，n(KHCO3)=0.5mol，溶液呈堿性，溶液中各種離子的物質(zhì)的量濃度由大到小的順序是：c(K+)>c(HCO3-)>c(CO32-)>c(OH-)>c(H+)。