Question

【題目】甲醇是一種可再生能源，具有開發(fā)和應用的廣闊前景，工業(yè)上一般可采用如下反應來合成甲醇： CO(g)+2H2(g) CH3OH(g)，現(xiàn)在實驗室模擬該反應并進行分析。

（1）下列各項中，不能夠說明該反應已達到平衡的是__________（填序號）。

a．恒溫、恒容條件下，容器內(nèi)的壓強不發(fā)生變化

b．一定條件下，CH3OH分解的速率和CH3OH生成的速率相等

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2 mol CO，同時生成1 mol CH3OH

（2）右圖是該反應在不同溫度下CO的轉(zhuǎn)化率隨時間變化的曲線。

① 該反應的焓變ΔH____________0(填“＞”、“＜”或“＝”)。

② T1和T2溫度下的平衡常數(shù)大小關系是K1____________K2(填“＞”、“＜”或“＝”)。

③ 若容器容積不變，下列措施可增加甲醇產(chǎn)率的是______________。

a．升高溫度

b．將CH3OH(g)從體系中分離

c．使用合適的催化劑

d．充入He，使體系總壓強增大

（3）2009年10月，中國科學院長春應用化學研究所在甲醇燃料電池技術方面獲得新突破，甲醇燃料電池的工作原理如右圖所示。

①請寫出c口通入的物質(zhì)發(fā)生的相應電極反應式_________

②工作一段時間后，當0.2 mol甲醇完全反應生成CO2 時，有___________個電子轉(zhuǎn)移

Answer 1

【答案】（1）d；（2） ① <；② >；③ b；（3）①O2+4e-+4H+=2H2O；② 1.2NA。

【解析】

試題分析：（1）a、反應前后氣體系數(shù)之和不相等，因此壓強相等，說明反應達到平衡，故錯誤；b、根據(jù)化學平衡狀態(tài)的定義，能夠說明達到平衡，故錯誤；c、根據(jù)化學平衡狀態(tài)的定義，故錯誤；d、反應方向都是向正反應方向，不能作為達到化學平衡，故正確；（2）①溫度越高，反應速率越快，越容易達到平衡，即T2>T1，根據(jù)升高溫度，CO的轉(zhuǎn)化率降低，說明反應向逆反應方向進行，根據(jù)勒夏特列原理，正反應方向是放熱反應，即△H<0；②平衡常數(shù)只受溫度的影響，根據(jù)①的分析，K1>K2；③a、升高溫度，平衡向逆反應方向移動，甲醇的產(chǎn)量降低，故錯誤；b、減少生成物的濃度，平衡向逆反應方向移動，產(chǎn)率上升，故正確；c、催化劑對化學平衡無影響，故錯誤；d、恒容狀態(tài)，充入非反應氣體，各組分的濃度不變，平衡不移動，故錯誤；（3）①根據(jù)原電池的工作原理，H＋向正極移動，即右端為正極，左端為負極，從c口通入空氣，即O2＋4H＋＋4e－=2H2O；②負極反應式為：CH3OH＋H2O－6e－=6H＋＋CO2，消耗0.2mol甲醇轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為0.2×6mol=1.2mol，即轉(zhuǎn)移電子個數(shù)為1.2NA。