Question

（16分）甲醇是一種可再生能源，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)來合成甲醇： CO(g)+2H₂(g)    CH₃OH(g)  ΔH< 0。
（1）上述反應(yīng)的平衡常數(shù)表達(dá)式為K=                  ，以下有關(guān)說法正確的是________
a．恒溫、恒容條件下，容器內(nèi)的壓強不發(fā)生變化則可逆反應(yīng)達(dá)到平衡
b．一定條件下，H₂的消耗速率是CO的消耗速率的2倍時可逆反應(yīng)達(dá)到平衡
c．保持容器體積不變，升高溫度可提高CO的轉(zhuǎn)化率
d．使用合適的催化劑能縮短達(dá)到平衡的時間并提高CH₃OH的產(chǎn)率
（2）其它條件相同時，在T₁、T₂（T₁< T₂）兩個不同溫度下可逆反應(yīng)達(dá)到平衡，請畫出CO的轉(zhuǎn)化率隨時間變化的示意圖。

（3）已知在常溫常壓下：
① 2CH₃OH(l)+3O₂(g)=2CO₂(g)+4H₂O(g) ΔH＝ -a kJ·mol^-1
② 2CO(g)+O₂(g)=2CO₂(g) ΔH＝ -b kJ·mol^-1
③ H₂O(g)= H₂O(l) ΔH＝ -c kJ·mol^-1
則 CH₃OH(l)+ O₂(g) = CO(g) + 2H₂O(l)  ΔH＝______________kJ·mol^-1。
（4）2009年10月，中國科學(xué)院長春應(yīng)用化學(xué)研究所在甲醇燃料電池技術(shù)方面獲得新突破，組裝出了自呼吸電池及主動式電堆。甲醇燃料電池的工作原理如圖所示。

C極發(fā)生的電極反應(yīng)式為:___________________________，工作一段時間后，當(dāng)6.4 g甲醇完全反應(yīng)生成CO₂時，有______N_A個電子發(fā)生轉(zhuǎn)移。
（H：1  C：12  O：16）

Answer 1

（16分）
（1）c(CH₃OH) / c(CO)c²(H₂)  (2分) ，A（3分）   
（2）（4分）

（3）（b-a-4c）/ 2（2分）
（4）O₂+4e^-+4H⁺ = 2H₂O（3分），1.2（2分）

（1）a：該可逆反應(yīng)：正反應(yīng)氣體系數(shù)不同，則容器內(nèi)壓強是個變量，何時恒定了，則說明達(dá)到平衡。
b：只給出了兩個正反應(yīng)速率，并不能說明正逆反應(yīng)速率相等，錯；
c：正反應(yīng)是放熱反應(yīng)，升溫平衡逆向移動，CO的轉(zhuǎn)化率降低
d：催化劑可改變反應(yīng)速率但不能改變平衡狀態(tài)和物質(zhì)的轉(zhuǎn)化率
（2）該可逆反應(yīng)，正反應(yīng)是放熱反應(yīng)，升溫，反應(yīng)速率加快，達(dá)到平衡所用時間短；平衡逆向移動，CO的轉(zhuǎn)化率降低
（3）由蓋斯定律可得總反應(yīng)：（①－②+4×③）/2
（4）氫離子向正極移動，氧氣在反應(yīng)中得到電子，因此在正極通入的是氧氣，所以電極反應(yīng)式為O₂＋4e^－＋4H^＋=2H₂O。
電池總反應(yīng)為：2CH₃OH＋3O₂=2CO₂＋4H₂O；反應(yīng)中電子轉(zhuǎn)移為12e^－，故當(dāng)6.4 g甲醇完全反應(yīng)時有1.2N_A個電子發(fā)生轉(zhuǎn)移