Question

【題目】利用CO和H2合成甲醇，其反應的化學方程式為CO（g）+2H2（g）CH3OH（g）．今在一容積可變的密閉容器中，充有10mol CO和20mol H2用于合成甲醇．CO的平衡轉化率（α）與溫度（T）、壓強（P）的關系如圖所示：
（1）寫出該反應的平衡常數表達式為 ．
（2）上述合成甲醇的反應為反應（填“放熱”或“吸熱”）． A、B、C三點的平衡常數KA、KB、KC的大小關系為 ． A、B兩點對應的壓強大小關系是PAPB（填“大于”、“小于”或“等于”）．
（3）若將達到平衡狀態A時生成的甲醇用于構成甲醇一氧氣燃料電池，電解質溶液為H2SO4溶液，則該電池工作時負極的電極反應式為 ， 理論上通過外電路的電子最多為mol．

Answer 1

【答案】
（1）
（2）放熱；KA=KB＞KC；小于
（3）CH3OH（g）+H2O﹣6e﹣=CO2+6H+1；30
【解析】解：（1）反應的化學方程式為CO（g）+2H2（g）CH3OH（g），平衡常數K= ，所以答案是： ；（2）從圖上可見，在P2時，隨溫度的升高CO的轉化率越來越低，可見，升溫時平衡向逆向移動，據勒夏特列原理，正反應放熱．化學平衡常數只受溫度的影響，該反應放熱，溫度越高平衡逆向移動，K值減小．相同溫度下，增大壓強平衡右移，CO的轉化率增大，即CO轉化率越大壓強越大，所以答案是：放熱； KA=KB＞KC；小于；（3）甲醇是一種燃料，可利用甲醇設計一個燃料電池，用稀硫酸作電解質溶液，多孔石墨做電極，負極電極反應為：CH3OH（g）+H2O﹣6e﹣=CO2+6H+ ． 由圖示可知，在平衡狀態A時，CO轉化率為0.5，可知生成甲醇的物質的量為5mol，根據電極反應式可知失去電子數為：5mol×6=30mol，所以答案是：CH3OH（g）+H2O﹣6e﹣=CO2+6H+；30．
【考點精析】根據題目的已知條件，利用化學平衡狀態本質及特征和化學平衡的計算的相關知識可以得到問題的答案，需要掌握化學平衡狀態的特征：“等”即 V正=V逆>0；“動”即是動態平衡，平衡時反應仍在進行；“定”即反應混合物中各組分百分含量不變；“變”即條件改變，平衡被打破，并在新的條件下建立新的化學平衡；與途徑無關，外界條件不變，可逆反應無論是從正反應開始，還是從逆反應開始，都可建立同一平衡狀態（等效）；反應物轉化率=轉化濃度÷起始濃度×100%=轉化物質的量÷起始物質的量×100%；產品的產率=實際生成產物的物質的量÷理論上可得到產物的物質的量×100%．