Question

【題目】甲醇燃料電池被認(rèn)為是21世紀(jì)電動(dòng)汽車(chē)候選動(dòng)力源

（1）甲醇質(zhì)子交換膜燃料電池中將甲醇蒸汽轉(zhuǎn)化為氫氣的兩種反應(yīng)原理是：

①CH3OH(g)+H2O(g)=CO2(g)+3H2(g) △H1=+49.0 kJ·mol-1

②CH3OH(g)+ O2(g)= CO2(g)+2H2(g) △H2

已知H2(g)+ O2(g)=H2O(g) △H =-241.8 kJ·mol-1，則反應(yīng)②的△H2= 。

(2)工業(yè)上一般可采用如下反應(yīng)來(lái)合成甲醇：CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)，現(xiàn)實(shí)驗(yàn)室模擬該反應(yīng)并進(jìn)行分析，下圖是該反應(yīng)在不同溫度下CO的轉(zhuǎn)化率隨時(shí)間變化的曲線(xiàn)

①該反應(yīng)的焓變△H__________0（填“>” “<”或“=”）。

②T1和T2溫度下的平衡常數(shù)大小關(guān)系是K1__________K2（填“>”“<”或“=”）

③現(xiàn)進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn)，在體積為1L的密閉容器中，充入1molCO和3molH2，測(cè)得CO 和CH 3OH(g)的濃度隨時(shí)間變化如圖所示。

從反應(yīng)開(kāi)始到平衡，CO的平均反應(yīng)速率v（CO）=__________，該反應(yīng)的平衡常數(shù)為K=__________

④恒容條件下，達(dá)到平衡后，下列措施中能使n(CH3OH)/n(CO )增大的有__________

A．升高溫度 B．充入He（g）

C．再充入1molCO 和3molH2 D．使用催化劑

Answer 1

【答案】

（1）-192.8（2）①<②>③0.075mol/L(2分)，1.33(3分)④C

【解析】

試題分析：（1）②－①，整理可得：H2(g)+ O2(g)===H2O(g) △H =△H2－49.0 kJ/mol =－241.8kJ/mol，則△H2= -192.8kJ/mol。

（2）①升高溫度，化學(xué)反應(yīng)速率加快，達(dá)到平衡所需要的時(shí)間縮短，所以溫度T2>T1，由于升高溫度，CO的轉(zhuǎn)化率降低，說(shuō)明升高溫度，平衡向吸熱的逆反應(yīng)方向移動(dòng)，該反應(yīng)的正反應(yīng)是放熱反應(yīng)，所以反應(yīng)的焓變?chǔ)�H＜0；②升高溫度，平衡向吸熱的逆反應(yīng)方向移動(dòng)，化學(xué)平衡常數(shù)減小。由于溫度T1<T2，所以在這兩個(gè)溫度下的平衡常數(shù)大小關(guān)系是K1>K2。

③由圖像可知，10min時(shí)反應(yīng)達(dá)到平衡，此時(shí)△c(CO)=0.75mol/L，則從反應(yīng)開(kāi)始到平衡，CO的平均反應(yīng)速率v(CO)=0.075mol/L。平衡時(shí)，c(CO)=0.25mol/L，c(H2)=1.5mol/L，c(CH3OH)=0.75mol/L，該反應(yīng)的平衡常數(shù)為K==1.33

④對(duì)于可逆反應(yīng)CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) △H ＜0。A．升高溫度，平衡逆向移動(dòng)，n(CH3OH)減小，n(CO)增大，則n(CH3OH)/n(CO)減小； B．恒容條件下，充入He（g），平衡不發(fā)生移動(dòng)，則n(CH3OH)/n(CO)不變；C．恒容條件下，再充入1molCO 和3molH2，平衡正向移動(dòng)，能使n(CH3OH)/n(CO )增大； D．使用催化劑，平衡不發(fā)生移動(dòng)，則n(CH3OH)/n(CO)不變；故選C。