Question

【題目】甲醇可作為燃料電池的原料。通過下列反應(yīng)可以制備甲醇：CO ( g ) + 2H2 ( g ) CH3OH ( g ) △H ＝－90.8 kJ·mol－1。在一容積可變的密閉容器中充入10 mol CO 和20 mol H2，CO 的平衡轉(zhuǎn)化率隨溫度（T）、壓強（P）的變化如圖所示，當(dāng)達到平衡狀態(tài)A 時，容器的體積為20 L。

（1）T1℃反應(yīng)的平衡常數(shù)為_______________。

（2）圖中P1 _______ P2（填“>”、“<”或“=”）。

（3）如反應(yīng)開始時仍充入10 mol CO和20 mol H2，則在平衡狀態(tài)B時容器的體積V(B)=__________L。

（4）關(guān)于反應(yīng)CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)在化學(xué)平衡狀態(tài)B時的描述正確的是___

A．CO的含量保持不變

B．容器中CH3OH濃度與CO濃度相等

C．2v正(CH3OH)= v正(H2)

D．容器中混合氣體的平均相對分子質(zhì)量保持不變

（5）已知CO2(g)+H2(g) CO(g) + H2O(g) △H = + 41.3 kJ·mol－1 ，試寫出由CO2和H2制取甲醇的熱化學(xué)方程式___________________________________。

（6）以CH3OH、O2、稀H2SO4組成燃料電池，寫出該電池正極的電極反應(yīng)式：__。

Answer 1

【答案】4L2/mol2 < 4 AD CO2(g)+3H2(g) CH3OH ( g ) + H2O(g) △H = - 49.5kJ·mol－1 O2+4H++4e－ = 2H2O

【解析】

（1）本題考查化學(xué)平衡常數(shù)，CO ( g ) + 2H2 ( g ) CH3OH ( g )

起始： 10 20 0

變化： 5 10 5

平衡： 5 10 5 根據(jù)化學(xué)平衡常數(shù)表達式K= = =4；（2）考查勒夏特列原理，反應(yīng)前氣體系數(shù)之和大于反應(yīng)后氣體系數(shù)之和，增大壓強，平衡向正反應(yīng)方向移動，即CO轉(zhuǎn)化率增大，因此P2>P1；（3）考查化學(xué)平衡常數(shù)的應(yīng)用，CO ( g ) + 2H2 ( g ) CH3OH ( g )

起始： 10 20 0

變化： 8 16 8

平衡： 2 4 8 K= = =4，解得V=4L；（4）本題化學(xué)平衡狀態(tài)的判斷，A、根據(jù)化學(xué)平衡狀態(tài)的定義，組分不再改變，說明反應(yīng)達到平衡，即達到平衡，CO的含量保持不變，故A正確；B、因為不清楚通入量，因此達到平衡時CH3COH濃度和CO濃度不一定相等，故B錯誤；C、用不同物質(zhì)的化學(xué)反應(yīng)速率表示達到平衡，要求反應(yīng)方向一正一逆，且反應(yīng)速率之比等于化學(xué)計量數(shù)之比，v正(CH3OH)說明反應(yīng)向正反應(yīng)方向進行，v正(H2)說明反應(yīng)向正反應(yīng)方向進行，不符合上述分析，故C錯誤；D、根據(jù)M=m/n，組分都是氣體，氣體質(zhì)量不變，反應(yīng)前后氣體系數(shù)之和不相等，因此M不變說明反應(yīng)達到平衡，故D正確；（5）考查熱化學(xué)反應(yīng)方程式的計算，①CO ( g ) + 2H2 ( g ) CH3OH ( g ) △H ＝－90.8 kJ·mol－1，②CO2(g)+H2(g) CO(g) + H2O(g) △H = + 41.3 kJ·mol－1 ，CO2＋3H2=CH3OH＋H2O，①＋②得出CO2(g)＋3H2(g)=CH3OH(g)＋H2O(g) △H=－49.5kJ·mol－1；（6）考查電池電極反應(yīng)式的書寫，根據(jù)原電池的工作原理，氧氣在正極上得電子，因為環(huán)境是酸性，因此正極反應(yīng)式為： O2+4H＋+4e－ = 2H2O。