Question

【題目】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)ΔH=akJ/mol下，表所列數(shù)據(jù)是反應(yīng)在不同溫度下的化學(xué)平衡常數(shù)(Kc)。

溫度	250℃	300℃	350℃
K	2.0	0.27	0.012

（1）寫出該反應(yīng)的壓強(qiáng)平衡常數(shù)的表達(dá)式Kp______。

（2）判斷該反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)的依據(jù)有_________。

A．消耗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．容器內(nèi)氣壓不變

（3）根據(jù)上表數(shù)據(jù)，要同時(shí)提高CO的平衡轉(zhuǎn)化率和反應(yīng)速率，可采取的措施是______。

A．升溫 B．充入H2 C．分離出甲醇 D．加入催化劑

（4）250℃時(shí)，將2 mol CO和一定量的H2充入2 L的密閉容器中，充分反應(yīng)10min后，達(dá)到平衡時(shí)測得c(CO)=0.2mol·L－1，則以H2表示的反應(yīng)速率v(H2)=_____。平衡后再向容器中加入0.1 mol CO和 0.4 mol CH3OH，則此時(shí)v正___v逆(填“＞”、“＜”或“=”)。

（5）CO還可以用做燃料電池的燃料。若電池用Li2CO3和Na2CO3的熔融鹽混合物作電解質(zhì)，CO為負(fù)極燃?xì)�，空氣與CO2的混和氣為正極助燃?xì)�，電池�?/span>650 ℃下工作時(shí)，其正極反應(yīng)式:O2+ 2CO2 + 4e-＝2CO32-，則負(fù)極反應(yīng)式為:________。

Answer 1

【答案】Kp= ABD B 0.16 mol/(L·min) = 2CO + 2CO32--4e-＝4CO2

【解析】

（1）平衡常數(shù)K等于生成物濃度冪之積除以反應(yīng)物冪之積，據(jù)此書寫平衡常數(shù)表達(dá)式

（2）達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)，正反應(yīng)速率等于逆反應(yīng)速率，且各物質(zhì)的濃度不隨時(shí)間的變化而變化，據(jù)此判斷平衡狀態(tài)；

（3）由表格可知升高溫度，平衡常數(shù)減小，正反應(yīng)為放熱，再結(jié)合勒夏特列原理進(jìn)行分析；

（4）根據(jù)v=計(jì)算速率，根據(jù)平衡的移動判斷正逆反應(yīng)速率的大小關(guān)系；

（5）燃料電池中，負(fù)極上燃料失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，正極上氧化劑得電子發(fā)生還原反應(yīng)，得失電子相等時(shí)，正負(fù)電極反應(yīng)的和即為電池的總反應(yīng)。

（1）由平衡常數(shù)的定義得壓強(qiáng)平衡常數(shù)表達(dá)式為：Kp=；

（2）A．消耗CH3OH為逆反應(yīng)，消耗CO為正反應(yīng)，速率相等，即有v(正)=v(逆)，反應(yīng)達(dá)到平衡該狀態(tài)，A項(xiàng)正確；

B．該反應(yīng)為非等體積反應(yīng)，混合氣體的平均相對分子質(zhì)量不變，證明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，B項(xiàng)正確；

C．反應(yīng)的總質(zhì)量不變，在恒容密閉容器中，氣體體積不變，則混合氣體的密度不變，不能證明達(dá)到平衡狀態(tài)，C項(xiàng)錯(cuò)誤；

D．該反應(yīng)為非等體積反應(yīng)，容器內(nèi)氣壓不變，反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，D項(xiàng)正確；

答案選ABD；

（3）A.由表格可知升高溫度，平衡常數(shù)減小，正反應(yīng)為放熱，升高溫度，平衡向著吸熱的方向移動，即平衡逆向移動，CO的平衡轉(zhuǎn)化率減小，反應(yīng)速率加快，A項(xiàng)錯(cuò)誤；

B. 充入H2，平衡正向移動，CO的平衡轉(zhuǎn)化率增大，反應(yīng)速率加快，B項(xiàng)正確；

C. 分離出甲醇，平衡正向移動，CO的平衡轉(zhuǎn)化率增大，反應(yīng)速率減小，C項(xiàng)錯(cuò)誤；

D. 加入催化劑，反應(yīng)速率加快，平衡不移動，CO的平衡轉(zhuǎn)化率不變，D項(xiàng)錯(cuò)誤；

答案選B；

（4）設(shè)起始時(shí)H2的濃度為x mol/L

CO(g) ＋ 2H2(g) CH3OH(g)

始(mol/L) 1 x 0

轉(zhuǎn)(mol/L) 0.8 1.6 0.8

平(mol/L) 0.2 x-1.6 0.8

v===0.16 mol/(L·min)；

250℃時(shí)K=2.0，可知K==2.0，那么x=3.0mol/L

平衡后再向容器中加入0.1 mol CO和 0.4 mol CH3OH，此時(shí)QC=K=2.0，反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，即有v正=v逆；

（5）燃料電池中，總反應(yīng)為CO+O2=2CO2，正極反應(yīng)為O2+ 2CO2 + 4e-＝2CO32-，相減可得負(fù)極反應(yīng)為：2CO + 2CO32--4e-＝4CO2。