Question

【題目】目前工業上有一種方法是用CO2生產燃料甲醇。一定條件下發生反應：CO2（g）+3H2（g）CH3OH（g）+H2O（g），圖1表示該反應過程中能量（單位為kJ·mol—1）的變化。

（1）該反應為 熱反應，原因是 。

（2）下列能說明該反應已經達到平衡狀態的是 （填序號）

A．v（H2）=3v（CO2）

B．容器內氣體壓強保持不變

C．v逆（CO2）=v正（CH3OH）

D．容器內氣體密度保持不變

（3）在體積為1 L的密閉容器中，充入1 molCO2和3 molH2，測得CO2和CH3OH（g）的濃度隨時間變化如圖2所示。從反應開始到平衡，用氫氣濃度變化表示的平均反應速率v（H2）= 。 達平衡時容器內平衡時與起始時的壓強之比 。

（4）甲醇、氧氣在酸性條件下可構成燃料電池，其負極的電極反應式為 。

Answer 1

【答案】（1）放熱（1分）; 反應物的總能量高于生成物的總能量（1分）

（2）BC（2分,答對1個只給1分）

（3）0.225mol/（L.min） （2分）; 5:8 （或0.625）（2分）

（4）CH3 OH - 6e- + H2O ＝ 6H+ + CO2（2分）;

【解析】

試題分析：（1）從圖分析，反應物的總能量大于生成物的總能量，反應為放熱。。（2）A、沒有說明反應速率的方向不能說明到平衡，錯誤；B、反應前后氣體的物質的量和不等，所以當壓強不變，能說明反應到平衡，正確；C、二者的正逆反應相等，說明反應到平衡，正確；D、反應體系氣體總質量不變，容器的體積不變，所以密度始終不變，不能說明到平衡，故選BC。（3）二氧化碳的濃度改變量為1.00-0.25=0.75mol/L，結合方程式分析，氫氣的濃度改變量為0.75×3=2.25mol/L，則氫氣表示反應速率=2.25/10=0.225mol/（L.min）; 反應前的物質的量為1+3=4mol，反應后的物質的量為二氧化碳：0.25mol，氫氣的物質的量為3-2.25=0.75mol，甲醇的物質的量為0.75mol，水的物質的量為0.75mol，總物質的量為0.25+0.75+0.75+0.75）= 2.5，根據壓強比等于物質的量比分析，平衡時與起始時的壓強比=2.5:4= 5:8 （或0.625）。（4）甲醇在酸性條件下形成原電池，甲醇做負極，失去電子生成二氧化碳和氫離子，電極反應為CH3 OH - 6e- + H2O ＝ 6H+ + CO2。