Question

【題目】甲醇來源豐富、價(jià)格低廉，是一種重要的化工原料，有著重要的用途和應(yīng)用前景。

（1）工業(yè)生產(chǎn)甲醇的常用方法是：CO(g)+2H2(g) CH3OH(g) △H = —91kJ/mol。

已知：2H2(g)+O2(g)=2H2O(l) △H = —580kJ/mol；

2CO(g)+O2(g)=2CO2(g) △H = —570kJ/mol

計(jì)算2CH3OH（g）+3O2(g)=2CO2(g)+4H2O(l) △H = ________________。

若在恒溫恒容的容器內(nèi)進(jìn)行反應(yīng)CO(g)+2H2(g) CH3OH(g)，下列表示該反應(yīng)沒有達(dá)到平衡狀態(tài)的有________（填字母序號(hào)）。

A．CO百分含量保持不變 B．容器中混合氣體的密度不變化

C．有1個(gè)H—H鍵生成的同時(shí)有 3個(gè)C—H鍵生成 D．容器中混合氣體的壓強(qiáng)不變化

（2）制甲醇所需要的H2，可用下列反應(yīng)制取：H2O(g)+CO(g) H2(g)+ CO2(g) △H＜0，某溫度下該反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)，c(H2)·c(CO2)= c(CO)·c(H2O) 若起始時(shí)c(CO)=1mol/L-1，c(H2O)=1mol/L－1，試回答下列問題：

①該溫度下，反應(yīng)進(jìn)行一階段時(shí)間后，測(cè)得H2的濃度為0.5mol/L-1，則此時(shí)該反應(yīng)v(正)__________v(逆)（填“＞”、“＜”或“＝”）；

②若反應(yīng)溫度不變，達(dá)到平衡后，H2O的轉(zhuǎn)化率為________。

（3）某實(shí)驗(yàn)小組設(shè)計(jì)了甲醇以氫氧化鉀為電解質(zhì)溶液的燃料電池裝置。

①試想該電池工作時(shí)，OH— 向_______極移動(dòng)（填“負(fù)”或“正”）；

②工作一段時(shí)間后，測(cè)得溶液的pH減小，該電池負(fù)極反應(yīng)的離子方程式為______________________。總反應(yīng)的化學(xué)方程式______________________。

Answer 1

【答案】 -1548 kJ/mol BC = 50％ 負(fù) 2CH30H+12OH- -12e- =2 CO32- +12 H2O 2CH30H+3O2+4KOH=2 K2CO3+6H2O

【解析】（1）①CO(g)+2H2(g) CH3OH(g) △H = —91kJ/mol；②2H2(g)+O2(g)=2H2O(l) △H = —580kJ/mol；③2CO(g)+O2(g)=2CO2(g) △H = —570kJ/mol，根據(jù)蓋斯定律，②×2-2①+③得:2CH3OH（g）+3O2(g)=2CO2(g)+4H2O(l) △H = -1548 kJ/mol ；對(duì)反應(yīng)CO(g)+2H2(g) CH3OH(g)A、CO百分含量保持不變，反應(yīng)處于平衡狀態(tài)，說明反應(yīng)處于平衡狀態(tài)，故A正確；B、由于該反應(yīng)在恒容條件下進(jìn)行，氣體質(zhì)量守恒，所以密度也不變，故容器中氣體的密度不再改變，不能說明反應(yīng)處于平衡狀態(tài)，故B錯(cuò)誤；C、有2個(gè)H-H鍵生成的同時(shí)有3個(gè)C-H鍵生成，才說明反應(yīng)處于平衡狀態(tài)，故C錯(cuò)誤；D、由于該反應(yīng)是體積減小的反應(yīng)，在反應(yīng)到達(dá)平衡的過程中，壓強(qiáng)是不斷減小，當(dāng)容器中氣體的壓強(qiáng)不再改變時(shí)，說明反應(yīng)處于平衡狀態(tài)，故D正確；故選BC。

（2）

① H2O(g)+CO(g) H2(g)+ CO2(g)

初始濃度（mol/L－1）：1 1 0 0

變化濃度（mol/L－1）：0.5 0.5 0.5 0.5

末態(tài)濃度（mol/L－1）：0.5 0.5 0.5 0.5

此時(shí)濃度熵Qc=（0.5×0.5）/(0.5×0.5)=1，即反應(yīng)處于平衡狀態(tài)，正反應(yīng)速率等于逆反應(yīng)速率。

②若反應(yīng)溫度不變，達(dá)到平衡后，H2O的轉(zhuǎn)化率為0.5/1=0.5.

（3）某實(shí)驗(yàn)小組設(shè)計(jì)了甲醇以氫氧化鉀為電解質(zhì)溶液的燃料電池裝置。

①試想該電池工作時(shí)，OH— 向負(fù)極移動(dòng)；②工作一段時(shí)間后，測(cè)得溶液的pH減小，該電池負(fù)極反應(yīng)的離子方程式為2CH30H+12OH- -12e- =2 CO32- +12 H2O。總反應(yīng)的化學(xué)方程式2CH30H+3O2+4KOH=2 K2CO3+6H2O。