Question

（15分）甲醇（CH3OH）是一種可再生能，具有開發(fā)和應(yīng)用的廣闊前景，工業(yè)上一般可采用如下反應(yīng)合成甲醇：CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)

（1）t℃時，往1L密閉容器中充入1mol CO和2molH2。10min后，反應(yīng)達(dá)到平衡，并測得CH3OH(g)的濃度為0.8 mol·L－1。

①該時間內(nèi)反應(yīng)速率v(H2) ＝____。t℃時，該反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)K= (mol·L－1)－2

②下列各項(xiàng)中，能說明該反應(yīng)已達(dá)到平衡的是_____________（填序號）

a.恒溫、恒容條件下，容器內(nèi)的壓強(qiáng)不發(fā)生變化

b.一定條件下，測得v正(CO) ＝v逆(CH3OH)

c.恒溫、恒容條件下，容器內(nèi)的氣體密度不發(fā)生變化

d.一定條件下，單位時間內(nèi)消耗2 mol H2，同時生成1 mol CH3OH(g)

（2）下圖是該反應(yīng)在T1 、T2溫度下CO的轉(zhuǎn)化率隨時間變化的曲線。

①該反應(yīng)的焓變ΔH____0(填“＞”、“＜”或“＝”)。

②T1和T2溫度下的平衡常數(shù)大小關(guān)系是K1____________K2(填“＞”、“＜”或“＝”)。

③若保持容器容積不變，下列措施可增加甲醇產(chǎn)率的是______________。

a．升高溫度 b．將CH3OH(g)從體系中分離

c．使用合適的催化劑 d．充入He，使體系總壓強(qiáng)增大

（3）已知在常溫常壓下：

①2CH3OH(l)+3O2(g)=2CO2(g)+4H2O(g) ΔH ＝－a kJ·mol-1

②2CO(g)+O2(g)=2CO2(g) ΔH ＝－b kJ·mol-1

則，CH3OH(l)+O2(g) =CO(g)+2H2O(g) ΔH＝____________kJ·mol-1。

（4）我國在甲醇燃料電池技術(shù)方面已獲得重大突破。甲醇燃料電池的工作原理如圖所示。

①該電池工作時，b口通入的物質(zhì)為______。

②該電池正極的電極反應(yīng)式為 。

 

Answer 1

（1）①0.16 mol·L·min－1 (2分) 25 （mol·L－1）－2(2分)

②ab（2分,缺1項(xiàng)扣1分，有錯項(xiàng)0分）

（2）① <（1分）② >（1分）③ b（2分）

（3）（2分）

（4）① CH3OH（1分）② O2 + 4e－+ 4H+ ＝ 2H2O（2分）

【解析】

試題分析：（1）①

所以 mol·L·min－1；

化學(xué)平衡常數(shù)25 （mol·L－1）－2；②該反應(yīng)為體積可變的反應(yīng)，所以恒溫、恒容條件下，容器內(nèi)的壓強(qiáng)不發(fā)生變化，反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)；v正(CO) ＝v逆(CH3OH)，正逆反應(yīng)速率相等，達(dá)到平衡狀態(tài)；恒溫、恒容條件下，，V不變，m不所以密度始終不變，變?nèi)萜鲀?nèi)的氣體密度不發(fā)生變化，不一定平衡；單位時間內(nèi)消耗2 mol H2，同時生成1 mol CH3OH(g)，無法判斷逆反應(yīng)的速度，所以不一定平衡；

（2）①根據(jù)圖像，先拐先平，所以，即升高溫度CO的轉(zhuǎn)化率減小，平衡左移，所以ΔH<0；②升高溫度，平衡左移，所以升高溫度平衡常數(shù)減��；③升高溫度平衡左移，甲醇產(chǎn)率降低；將CH3OH(g)從體系中分離，平衡右移，甲醇產(chǎn)率增大；使用合適的催化劑，平衡不移動，甲醇產(chǎn)率不變；充入He，使體系總壓強(qiáng)增大，平衡不移動，甲醇產(chǎn)率不變。

（3）根據(jù)蓋斯定律CH3OH(l)+O2(g) =CO(g)+2H2O(g) ΔH＝（①—②）÷2= kJ·mol-1；

（4）根據(jù)電池內(nèi)H+右移，所以左側(cè)為負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，b孔通入CH3OH；正極通入氧氣，正極反應(yīng)式為O2 + 4e－+ 4H+ ＝ 2H2O 。

考點(diǎn)：本題考查平衡移動、平衡常數(shù)、燃料電池。