Question

【題目】科學家對一碳化學進行了廣泛深入的研究并取得了一些重要成果。已知：CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)△H1＝－90.1kJ/mol；3CH3OH(g)CH3CH=CH2(g)+3H2O(g) △H2＝－31.0kJ/mol，CO與H2合成CH3CH=CH2的熱化學方程式為________。

（2）現(xiàn)向三個體積均為2L的恒容密閉容器I、II、Ⅲ中，均分別充入1molCO 和2mo1H2發(fā)生反應：CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) △H1＝-90.1kJ/mol。三個容器的反應溫度分別為Tl、T2、T3且恒定不變。當反應均進行到5min時H2的體積分數(shù)如圖所示，其中只有一個容器中的反應已經(jīng)達到平衡狀態(tài)。

①5min時三個容器中的反應達到化學平衡狀態(tài)的是容器_______（填序號）。

②0-5 min內容器I中用CH3OH表示的化學反應速率v(CH3OH)=_______。（保留兩位有效數(shù)字）

③當三個容器中的反應均達到平衡狀態(tài)時，平衡常數(shù)最小的是容器___________。（填序號）

（3）CO用于工業(yè)冶煉金屬，在不同溫度下用CO 還原四種金屬氧化物，達到平衡后氣體中l(wèi)g與溫度（T）的關系如圖所示。下列說法正確的是_____（填字母）。

A．工業(yè)上可以通過增高反應裝置來延長礦石和CO接觸面積，減少尾氣中CO的含量

B．CO用于工業(yè)冶煉金屬鉻(Cr)時，還原效率不高

C．工業(yè)冶煉金屬銅(Cu) 時，600℃下CO的利用率比1000℃下CO的利用率更大

D．CO還原PbO2的反應△H＞0

（4）一種甲醇燃料電池，使用的電解質溶液是2mol·L－1的KOH溶液。

請寫出加入(通入)a物質一極的電極反應式_________；每消耗6.4g甲醇轉移的電子數(shù)為____。

（5）一定條件下，用甲醇與一氧化碳反應合成乙酸可以消除一氧化碳污染。常溫下，將a mol/L的醋酸與b mol/LBa(OH)2溶液等體積混合后，若溶液呈中性，用含a和b的代數(shù)式表示該混合溶液中醋酸的電離常數(shù)Ka為________________。

Answer 1

【答案】3CO(g)+6H2(g)CH3CH=CH2(g)+3H2O(g) △H＝-301.3kJ/mol Ⅲ 0.067 mol/(L·min) Ⅲ BC CH3OH－6e－+8OH—=CO32-+6H2O 1.2NA(1.2×6.02×1023) 2×10-7b/(a-2b)

【解析】

（1）①CO（g）+2H2（g）CH3OH（g）△H1=-90.1kJ/mol；②3CH3OH（g）CH3CH=CH2（g）+3H2O（g）△H2=-31.0kJ/mol；蓋斯定律計算①×3+②得到CO與H2合成CH3CH=CH2的熱化學方程式；

（2）①溫度越高反應速率越快，達到平衡狀態(tài)時需要時間越短，反應已經(jīng)達到平衡狀態(tài)的是Ⅲ；

②利用三段式求出反應生成的甲醇的物質的量濃度，再根據(jù)v=計算；

③當三個容器中的反應均達到平衡狀態(tài)時，該反應為放熱反應，溫度越低，反應向正方向進行的程度越大；

（3）A.增高爐的高度，增大CO與鐵礦石的接觸，不能影響平衡移動，CO的利用率不變；B.由圖象可知用CO工業(yè)冶煉金屬鉻時，一直很高，說明CO轉化率很低，故不適合；C.由圖象可知溫度越低越小，故CO轉化率越高；D.CO還原PbO2的反應，達到平衡后升高溫度，升高；

（4）由反應可知，負極上甲醇失去電子生成碳酸鉀，根據(jù)電子與甲醇的物質的量關系計算。

（5）溶液等體積混合溶質濃度減少一半，醋酸電離平衡常數(shù)與濃度無關，結合概念計算。

（1）①CO（g）+2H2（g）CH3OH（g）△H1=-90.1kJ/mol；②3CH3OH（g）CH3CH=CH2（g）+3H2O（g）△H2=-31.0kJ/mol；蓋斯定律計算①×3+②得到CO與H2合成CH3CH=CH2的熱化學方程式：3CO（g）+6H2（g）CH3CH=CH2（g）+3H2O（g）△H=-301.3kJ/mol；

（2）①三個容器的反應溫度分別為Tl、T2、T3且恒定不變．當反應均進行到5min時H2的體積分數(shù)如圖1所示，溫度越高反應速率越快，達到平衡時間越短，其中只有一個容器中的反應已經(jīng)達到平衡狀態(tài)，最有可能是Ⅲ，是平衡后升溫平衡逆向進行，氫氣含量最大；

②設反應生成的甲醇為xmol/L，

CO（g）+2H2（g）═CH3OH（g）

開始（mol/L）：0.510

轉化（mol/L）：x 2x x

平衡（mol/L）：0.5-x 1-2x x

到5min時，氫氣的體積分數(shù)為0.4，則=0.4，解得：x=mol/L，容器I中用CH3OH表示的化學反應速率v（CH3OH）=═0.067mol/（Lmin）；

③當三個容器中的反應均達到平衡狀態(tài)時，該反應為放熱反應，升溫平衡逆向進行，Ⅲ平衡常數(shù)最小；

（3）A.增高爐的高度，增大CO與鐵礦石的接觸，不能影響平衡移動，CO的利用率不變，故A錯誤；B.由圖象可知用CO業(yè)冶煉金屬鉻時，一直很高，說明CO轉化率很低，故B正確；C.由圖象可知溫度越低，越小，故CO轉化率越高，工業(yè)冶煉金屬銅（Cu） 時，600℃下CO的利用率比1000℃下CO的利用率更大，故C正確；D.CO還原PbO2的反應，達到平衡后升高溫度，升高，即升高溫度，CO的含量增大，說明平衡逆向移動，此反應的△H＜0；故答案為BC；

（4）電池反應為：2CH3OH+3O2+4KOH=2K2CO3+6H2O．該電池負極是甲醇失電子生成碳酸鉀，圖中分析可知b電極為正極，電極反應為：O2+4e-+2H2O=4OH-，每消耗6.4g甲醇即0.2mol，轉移電子的物質的量為1.2mol，即 1.2NA（1.2×6.02×1023）；（5）通常狀況下，將a mol/L的醋酸與b mol/L Ba（OH）2溶液等體積混合，溶液中溶質為醋酸鋇和氫氧化鋇，反應平衡時，2c（Ba2+）=c（CH3COO-）=bmol/L，溶液中c（H+）=c（OH-）=10-7mol/L，溶液呈中性，醋酸電離平衡常數(shù)依據(jù)電離方程式寫出K===。