Question

【題目】甲醇來源豐富，價(jià)格低廉，是一種重要的化工原料，有著非常重要、廣泛的用途。工業(yè)上通常用水煤氣在恒容、催化劑和加熱的條件下生產(chǎn)甲醇，其熱化學(xué)方程式為：

2H2(g)+CO(g)CH3OH(g) ΔH=-90.8kJ/mol。

（1）該反應(yīng)的平衡常數(shù)表達(dá)式為：K=______，如升高溫度，K值將_____（填：增大、減小或不變）。

（2）以下各項(xiàng)不能說明該反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)的是____________.

A、混合氣體的密度保持不變 B、甲醇的質(zhì)量分?jǐn)?shù)保持不變

C、CO的濃度保持不變 D、2v逆(H2)=v正(CH3OH)

（3）在2100C、2400C和2700C三種不同溫度、2L恒容密閉容器中研究合成甲醇的規(guī)律。

上圖是上述三種溫度下不同的H2和CO的起始組成比（起始時(shí)CO的物質(zhì)的量均為1mol)與CO平衡轉(zhuǎn)化率的關(guān)系，則曲線Z對(duì)應(yīng)的溫度是____________。由起始達(dá)到a點(diǎn)所需時(shí)間為5min，則H2的反應(yīng)速率____________mol/(L·min)。

（4）某興趣小組設(shè)計(jì)了如圖所示的甲醇燃料電池裝置。

①該電池工作時(shí)，正極是_____極（填“a”或 “b”）；

②該電池負(fù)極反應(yīng)的離子方程式為____________________________________。

Answer 1

【答案】K=c(CH3OH)/[c2(H2)·c(CO)] 減小 AD 2700C 0.1mol/(L·min) a CH3OH-6e-+H2O = CO2↑+6H+

【解析】

（1）根據(jù)平衡常數(shù)表達(dá)式的書寫原則，2H2(g)+CO(g)CH3OH(g)的平衡常數(shù)表達(dá)式為：K=c(CH3OH)/[c2(H2)·c(CO)]，該反應(yīng)是放熱反應(yīng)，升高溫度，K值減小。

（2）A、在恒容、密閉容器中，混合氣體的密度始終保持不變 ，不能說明可逆反應(yīng)處于平衡狀態(tài)，選；B、甲醇的質(zhì)量分?jǐn)?shù)保持不變，說明甲醇的濃度不變，說明達(dá)到了平衡狀態(tài)，不選；C、CO的濃度保持不變，說明達(dá)到了平衡狀態(tài)，不選；D、正逆反應(yīng)速率之比應(yīng)等于其系數(shù)之比，應(yīng)為v逆(H2)=2v正(CH3OH)，選;選AD。

（3）當(dāng)H2和C0的起始組成比相同時(shí)，該反應(yīng)是放熱反應(yīng)，升高溫度，平衡逆向移動(dòng)，CO的轉(zhuǎn)化率降低，則曲線Z對(duì)應(yīng)的溫度是2700C。根據(jù)2H2(g)+CO(g)CH3OH(g)

起始濃度 0.75 0.5 0

變化濃度 0.5 0.25 0.25

平衡濃度 0.25 0.25 0.25

則H2的反應(yīng)速率=0.5/5=0.1mol/(L·min)。

（4）①在甲醇燃料電池中，甲醇在負(fù)極失電子，而氧氣在正極得電子，所以該電池工作時(shí)，正極是a極，②甲醇在負(fù)極失電子生成CO2和水，該電池負(fù)極反應(yīng)的離子方程式為CH3OH-6e-+H2O = CO2↑+6H+ 。