Question

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)上采用如下反應(yīng)合成甲醇：
CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g），現(xiàn)模擬并分析該反應(yīng)：

（1）能夠說明該反應(yīng)已達到平衡的是

 

：
a．恒溫、恒容時，容器內(nèi)的壓強不再變化
b．恒溫、恒容時，容器內(nèi)混合氣體的密度不再變化
c．一定條件下，CO、H₂和CH₃OH的濃度保持不變
d．一定條件下，單位時間內(nèi)消耗2molH₂的同時生成1mol CH₃OH
（2）圖1是該反應(yīng)在不同溫度下CO轉(zhuǎn)化率隨時間的變化曲線：
①該反應(yīng)的△H

 

0（填“＞”、“＜”或“=”）．
②T₁和T₂溫度下的平衡常數(shù)：K₁

 

K₂（填“＞”、“＜”或“=”）．
（3）2009年，長春應(yīng)用化學研究所在甲醇燃料電池技術(shù)上獲得新突破，原理如圖2所示．
①甲醇完全燃燒的化學方程式

 

．
②請寫出從C口通入O₂發(fā)生的電極反應(yīng)式

 

．
（4）用上述電池做電源，用圖3裝置電解飽和食鹽水（C₁、C₂均為石墨電極）．
①該反應(yīng)的離子方程式

 

．
②電解開始后在電極

 

的周圍（填“C₁”或“C₂”）先出現(xiàn)紅色．

Answer 1

考點：化學平衡狀態(tài)的判斷,原電池和電解池的工作原理,轉(zhuǎn)化率隨溫度、壓強的變化曲線

專題：化學平衡專題,電化學專題

分析：（1）可逆反應(yīng)達到平衡狀態(tài)時，正逆反應(yīng)速率相等（同種物質(zhì)）或正逆反應(yīng)速率之比等于系數(shù)之比（不同物質(zhì)），平衡時各種物質(zhì)的物質(zhì)的量、濃度等不再發(fā)生變化，由此衍生的一些物理量不變，以此分析；
（2））①先判斷溫度大小，然后根據(jù)溫度對化學平衡的影響判斷該反應(yīng)的焓變；
②該反應(yīng)是放熱反應(yīng)，溫度越高，平衡常數(shù)越�。�
（3）①甲醇與氧氣反應(yīng)生成二氧化碳和水，甲醇寫出反應(yīng)的化學方程式；
②在甲醇燃料電池中，燃料甲醇作負極，發(fā)生失電子的氧化反應(yīng)，氧氣作正極，發(fā)生得電子的還原反應(yīng)；
（4）①電解飽和食鹽水時，反應(yīng)物為氯化鈉和水，生成物為氫氧化鈉、氫氣和氯氣，據(jù)此寫出反應(yīng)的離子方程式；
②電解過程中，陽極氯離子失去生成氯氣，陰極水電離的氫離子得到電子生成氫氣，同時產(chǎn)生氫氧根離子．

解答： 解：（1）a．由方程式可以看出，反應(yīng)前后氣體的物質(zhì)的量不相等，只有達到平衡狀態(tài)，容器壓強不發(fā)生變化，表明正逆反應(yīng)速率相等，反應(yīng)達到平衡狀態(tài)，故a正確；
b．恒溫、恒容時，氣體的總體積不變，反應(yīng)前后都是氣體，氣體的總質(zhì)量不變，所以氣體的密度始終不變，混合氣體密度不能作為判斷平衡狀態(tài)的依據(jù)，故b錯誤；
c、一定條件下，CO、H₂和CH₃OH的濃度保持不變，表明正逆反應(yīng)速率相等，達到了平衡狀態(tài)，故c正確；
d、一定條件下，單位時間內(nèi)消耗2mol氫氣，同時生成1molCH₃OH，只能表明正反應(yīng)速率，不能表示正逆反應(yīng)速率相等，無法判斷是否達到平衡狀態(tài)，故d錯誤；
故選ac；
（2）①根據(jù)圖可知T₂時先達到平衡，所以T₂＞T₁，溫度升高，一氧化碳的轉(zhuǎn)化率減小，說明該反應(yīng)的正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，△H＜0，
故答案為：＜；
 ②該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，溫度越高，化學平衡向著逆向移動，化學平衡常數(shù)減小，由于T₂＞T₁，所以化學平衡常數(shù)：K₁＞K₂，
故答案為：＞；
（3）①甲醇與氧氣點燃生成二氧化碳和水，反應(yīng)的化學方程式為：2CH₃OH+3O₂

點燃

2CO₂+4H₂O，
故答案為：2CH₃OH+3O₂

點燃

2CO₂+4H₂O；
②原電池正極得到電子發(fā)生還原反應(yīng)，該原電池中正極氧氣得電子發(fā)生還原反應(yīng)，其電極反應(yīng)式為：O₂+4e^-+4H⁺=2H₂O，
故答案為：O₂+4e^-+4H⁺=2H₂O；
（4）①電解飽和食鹽水生成氫氧化鈉、氫氣和氯氣，反應(yīng)的離子方程式為：2Cl^-+2H₂O

電解  .

2OH^-+H₂↑+Cl₂↑，
故答案為：2Cl^-+2H₂O

電解  .

2OH^-+H₂↑+Cl₂↑；    
②電解反應(yīng)中，陰極水電離的氫離子得到電子生成氫氣，同時產(chǎn)生了氫氧根離子，所以在陰極C₂ （連接電源負極的電極）先變紅，
故答案為：C₂．

點評：本題考查了化學平衡狀態(tài)判斷、原電池與電解池工作原理等知識，題目難度中等，注意掌握原電池、電解池工作原理，能夠正確判斷電極并寫出正確的電極反應(yīng)，明確化學平衡狀態(tài)的判斷方法，試題有利于培養(yǎng)學生靈活應(yīng)用所學知識的能力．