Question

【題目】如何降低大氣中CO2的含量及有效地開發(fā)利用碳資源的研究越來越緊迫。請運用化學反應(yīng)原理的相關(guān)知識研究碳及其化合物的性質(zhì).

(1)工業(yè)上在恒容密閉容器中用下列反應(yīng)合成甲醇：CO(g)+2H2(g) CH3OH(g) △H

如表所列數(shù)據(jù)是反應(yīng)在不同溫度下的化學平衡常數(shù)（K）。

溫度	250℃	300℃	350℃
K	2.041	0.270	0.012

①由表中數(shù)據(jù)判斷△H ________0 ( 填“＞”、 “ ＜ “ 或 “ ＝ ”) ；

②判斷反應(yīng)達到平衡狀態(tài)的依據(jù)是________.

A.生成CH3OH的速率與消耗CO的速率相等

B.混合氣體的平均相對分子質(zhì)量不變

C.混合氣體的密度不變

D.CH3OH、CO、H2的濃度都不再發(fā)生變化

③借助上表數(shù)據(jù)判斷，要提高CO的轉(zhuǎn)化率，可采取的措施是________.

A.升溫 B.充入更多H2 C.分離出甲醇 D.加入催化劑

(2)CH3OH可以用做燃料電池的燃料，以甲醇與氧氣的反應(yīng)為原理設(shè)計，現(xiàn)有電解質(zhì)溶液是KOH溶液的燃料電池。請寫出該電池負極的電極反應(yīng)式：____________________.

(3)向BaSO4沉淀中加入飽和碳酸鈉溶液，充分攪拌，棄去上層清液，如此處理多次，可使BaSO4全部轉(zhuǎn)化為BaCO3，發(fā)生反應(yīng)：BaSO4(s)+CO32-(aq)BaCO3(s)+SO42-(aq)。已知某溫度下該反應(yīng)的平衡常數(shù)K=4.0×10－2，BaSO4的Ksp=1.0×10－10，則 BaCO3的溶度積Ksp=________________。

Answer 1

【答案】< BD BC CH3OH+8OH-6e-=CO32-+6H2O 2.5×10-9

【解析】

(1)①由表中數(shù)據(jù)可知，隨著溫度的升高，平衡常數(shù)減小，說明平衡逆向移動，正反應(yīng)是放熱反應(yīng)，則ΔH<0，故答案為：<；

②A．生成CH3OH的速率與消耗CO的速率相等均表示正反應(yīng)速率，不能說明反應(yīng)達到平衡狀態(tài)，A錯誤；

B．混合氣體的質(zhì)量始終不變，建立平衡的過程中混合氣的物質(zhì)的量減小，混合氣的平均相對分子質(zhì)量增大，所以混合氣體的平均相對分子質(zhì)量不變可以說明反應(yīng)達到平衡狀態(tài)，B正確；

C．混合氣體的質(zhì)量始終不變，容積不變，則混合氣體的密度始終不變，混合氣體的密度不變不能說明反應(yīng)達到平衡狀態(tài)，C錯誤；

D．CH3OH、CO、H2的濃度都不再發(fā)生變化說明反應(yīng)達到平衡狀態(tài)，D正確；

故答案選BD；

③根據(jù)表中數(shù)據(jù)可知隨著溫度的升高，平衡常數(shù)減小，這說明正反應(yīng)是放熱反應(yīng)。又因為正反應(yīng)是體積減小的可逆反應(yīng)，則要提高CO的轉(zhuǎn)化率：

A．升高溫度平衡向逆反應(yīng)方向進行，CO轉(zhuǎn)化率降低，A不符合題意；

B．充入氫氣，平衡正向進行，CO轉(zhuǎn)化率增大，B符合題意；

C．分離出甲醇，平衡正向進行，CO轉(zhuǎn)化率增大，C符合題意；

D．加入催化劑不能改變平衡狀態(tài)，CO的轉(zhuǎn)化率不變，D不符合題意；

故答案選BC；

（2）堿性條件下，CH3OH作燃料電池的負極，發(fā)生氧化反應(yīng)，失去電子變成CO32-，電極反應(yīng)式為CH3OH+8OH--6e-=CO32-+6H2O，故答案為：CH3OH+8OH--6e-=CO32-+6H2O；

（3）根據(jù)方程式可知該反應(yīng)的平衡常數(shù)K＝＝＝＝4.0×10－2，所以BaCO3的溶度積Ksp＝=2.5×10-9，故答案為：2.5×10-9。