Question

【題目】甲醇來(lái)源豐富，價(jià)格低廉，是一種重要的化工原料，有著非常重要、廣泛的用途。工業(yè)上常用水煤氣在恒容、催化劑和加熱的條件下生產(chǎn)甲醇，其熱化學(xué)方程式為：2H2(g)+CO(g) CH3OH(g);ΔH=-90.8kJ/mol。

（1）該反應(yīng)的平衡常數(shù)表達(dá)式為：K=____，如升高溫度，K值將______（填：增大、減小或不變）。

（2）以下各項(xiàng)能說(shuō)明該反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)的是____________.

A.混合氣體的密度保持不變 B.甲醇的質(zhì)量分?jǐn)?shù)保持不變

C.CO的濃度保持不變 D.2v逆(H2)=v正(CH3OH)

（3）在210°C、240°C和270°C三種不同溫度、2 L恒容密閉容器中研究合成甲醇的規(guī)律。

如圖是上述三種溫度下不同的H2和CO的起始組成比（起始時(shí)CO的物質(zhì)的量均為1 mol)與CO平衡轉(zhuǎn)化率的關(guān)系，則曲線Z對(duì)應(yīng)的溫度是_____。由起始達(dá)到a點(diǎn)所需時(shí)間為5min，則H2的反應(yīng)速率為:_______________mol/(L·min)。

（4）某興趣小組設(shè)計(jì)了如圖所示的甲醇燃料電池裝置。

①該電池工作時(shí)，正極是____________極（填“a”或 “b”）；

②該電池負(fù)極反應(yīng)的離子方程式為____________________________________。

Answer 1

【答案】K= 減小 BC 2700C 0.1mol/(L·min) a CH3OH-6e-+H2O = CO2↑+6H+

【解析】

（1）平衡常數(shù)等于生成物平衡濃度化學(xué)計(jì)量數(shù)冪之積比上反應(yīng)物平衡濃度冪之積；根據(jù)正反應(yīng)為放熱反應(yīng)判斷；

（2）正逆反應(yīng)速率相等；變量不在發(fā)生變化，證明達(dá)到了平衡；

（3）正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，溫度越高，反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率越低；根據(jù)CO的轉(zhuǎn)化率計(jì)算CO的變

化量，根據(jù)CO的變化量計(jì)算氫氣的變化量，在計(jì)算速率；

（4）根據(jù)燃料電池中正極為充入氧氣一極，負(fù)極為燃料一極判斷書(shū)寫(xiě)電極反應(yīng)式。

（1）該反應(yīng)的平衡常數(shù)表達(dá)式為：K=，因?yàn)檎�反�?yīng)為放熱反應(yīng)，因此升高溫度，平衡會(huì)逆向移動(dòng)，K值將減小；

答案：K= (2). 減小

（2）根據(jù)反應(yīng)中變化的量不在發(fā)生變化，證明反應(yīng)達(dá)到了平衡分析；

A.因?yàn)轶w積一定，氣體總質(zhì)量一定，因此混合氣體的密度始終保持不變，不可作為判斷是否平衡的依據(jù)，故A錯(cuò)誤；

B.反應(yīng)未達(dá)到平衡時(shí)，甲醇的質(zhì)量分?jǐn)?shù)始終在變化，當(dāng)不在發(fā)生變化時(shí)，說(shuō)明反應(yīng)達(dá)到了平衡，故B正確；

C. .反應(yīng)未達(dá)到平衡時(shí)，CO的濃度始終在變化，當(dāng)不在發(fā)生變化時(shí)，說(shuō)明反應(yīng)達(dá)到了平衡，故C正確；

D.正逆反應(yīng)速率比不等于化學(xué)計(jì)量數(shù)之比，故D錯(cuò)誤；

答案：BC

（3）根據(jù)反應(yīng)2H2(g)+CO(g) CH3OH(g);ΔH=-90.8kJ/mol，是放熱反應(yīng)，溫度越高，轉(zhuǎn)化率越低，所以曲線Z對(duì)應(yīng)的溫度是270℃；

△c（CO）=1mol×50%/2=0.25mol/L，則△c（H2）=2△c（CO）=2×0.25mol/L=0.5mol/L；

v（H2）=△c（H2）/△t=0.5mol/L/5min=0.1mol/(L·min) ;

答案：2700C 0.1mol/(L·min)

（4） ①該電池工作時(shí)，a極通入O2得電子，則正極是a極；

②該電池負(fù)極甲醇失電子生成二氧化碳，反應(yīng)的離子方程式為CH3OH-6e-+H2O = CO2↑+6H+；

答案：a CH3OH-6e-+H2O = CO2↑+6H+