Question

【題目】甲醇是重要的化工原料，又可做為燃料．利用合成氣（主要成分為CO、CO2和H2）在催化劑的作用下合成甲醇，發生的主反應如下：
ⅠCO（g）+2H2（g）CH3OH（g）△H1
ⅡCO2（g）+3H2（g）CH3OH（g）+H2O（g）△H2=﹣58kJ/mol
ⅢCO2（g）+H2（g）CO（g）+H2O（g）△H3
回答下列問題：
（1）物質的標準生成熱是常用的化學熱力學數據，可以用來計算化學反應熱．即化學反應熱：△H=生成物標準生成熱綜合﹣反應物標準生成熱總和．
已知四種物質的標準生成熱如表：

物質	CO	CO2	H2	CH3OH（g）
標準生成熱（kJ/mol）	﹣110.52	﹣393.51	0	﹣201.25

A．計算△H1=kJ/mol B．△H30（填=、＜、＞）
（2）由甲醇在一定條件下制備甲醚．一定溫度下，在三個體積均為1.0L的恒容密閉容器中發生反應：2CH3OH（g）CH3OCH3（g）+H2O（g）．實驗數據見表：

容器編號	溫度（℃）	起始物質的量（mol）			平衡物質的量（mol）
		CH3OH（g）	CH3OCH3（g）	H2O（g）	CH3OCH3（g）	H2O（g）
a	387	0.20	0	0	0.080	0.080
b	387	0.40	0	0
c	207	0.20	0	0	0.090	0.090

下列說法正確的是
A.該反應的正反應為放熱反應
B.達到平衡時，容器a中的CH3OH體積分數比容器b中的小
C.容器a中反應到達平衡所需時間比容器c中的長
D.若起始時向容器a中充入CH3OH 0.15mol、CH3OCH3 0.15mol和H2O 0.10mol，則反應將向正反應方向進行
（3）合成氣的組成 =2.60時，體系中的CO平衡轉化率（α）與溫度和壓強的關系如圖所示．
①α（CO）值隨溫度升高而（填“增大”或“減小”），其原因是 ．
②圖中P1、P2、P3的大小關系為 ， 其判斷理由是 ．
（4）甲醇可以制成燃料電池，與合成氣制成燃料電池相比優點是：；若以硫酸作為電解質其負極反應為： ．

Answer 1

【答案】
（1）﹣90.73kJ/mol；＞
（2）AD
（3）減��；升高溫度時，反應Ⅰ為放熱反應，平衡向左移動，使得體系中CO的量增大；反應Ⅲ為吸熱反應，平衡向右移動，CO產生的量也增大；總結果，隨溫度升高，使CO的轉化率降低；P3＞P2＞P1；相同溫度下，由于反應Ⅰ為氣體分子數減小的反應，加壓有利于提升CO的轉化率；而反應Ⅲ為氣體分子數不變的反應，產生CO的量不受壓強影響；故增大壓強，CO的轉化率升高
（4）裝置簡單，減小了電池的體積；CH3OH﹣6e﹣+H2O=CO2+6H+
【解析】解：（1.）A．反應Ⅰ、CO（g）+2H2（g）CH3OH（g）△H1=﹣201.25KJ/mol﹣（﹣110.52KJ/mol）﹣0=﹣90.73 kJ/mol，所以答案是：﹣90.73 kJ/mol；B．Ⅱ、CO2（g）+3H2（g）CH3OH（g）+H2O（g）△H2=﹣58kJ/mol，Ⅲ、CO2（g）+H2（g）CO（g）+H2O（g）△H3 ， 蓋斯定律計算Ⅱ﹣Ⅲ得到CO（g）+2H2（g）CH3OH（g）△H=（﹣58kJ/mol﹣△H3）=90.73 kJ/mol，△H3=+32.73KJ/mol，則△H3＞0，所以答案是：＞；
（2.）A．對比a、c可知，升高溫度CH3OCH3（g）的物質的量減小，說明平衡逆向移動，而升高溫度平衡向吸熱反應移動，則正反應為放熱反應，故A正確；B．b等效為a中平衡基礎上壓強增大一倍，反應氣體體積不變，平衡不移動，容器a中的CH3OH體積分數與容器b中的相等，故B錯誤；C．a中溫度高，反應速率快，到達平衡時間更短，故C錯誤；D．容器a中平衡時c（CH3OCH3）=c（H2O）= =0.080mol/L，c（CH3OH） =0.04mol/L，容器a中化學平衡常數K1= =4，此時濃度商Qc= =0.67＜K=4，反應向正反應進行，故D正確，所以答案是：AD；
（3.）①由圖可知，壓強一定時，隨溫度的升高，CO的轉化率減小，反應①正反應為放熱反應，升高溫度，平衡向逆反應方向移動，平衡體系中CO的量增大，反應③為吸熱反應，升高溫度，平衡向正反應方向移動，又使平衡體系中CO的增大，總結果，隨溫度升高，CO的轉化率減小，所以答案是：減�。环磻�①正反應為放熱反應，升高溫度，平衡向逆反應方向移動，平衡體系中CO的量增大，反應③為吸熱反應，升高溫度，平衡向正反應方向移動，又使平衡體系中CO的增大，總結果，隨溫度升高，CO的轉化率減小；②相同溫度下，反應③前后氣體分子數不變，壓強改變不影響其平衡移動，反應①正反應為氣體分子數減小的反應，增大壓強，有利于平衡向正反應方向移動，CO的轉化率增大，故增大壓強有利于CO的轉化率升高，故壓強：P1＞P2＞P3 ， 所以答案是：P1＞P2＞P3；相同溫度下，反應③前后氣體分子數不變，壓強改變不影響其平衡移動，反應①正反應為氣體分子數減小的反應，增大壓強，有利于平衡向正反應方向移動，CO的轉化率增大，故增大壓強有利于CO的轉化率升高；
（4.）甲醇可以制成燃料電池，與合成氣制成燃料電池相比優點是裝置簡單，減小了電池的體積，負極甲醇失電子得到二氧化碳，結合電荷守恒書寫電極反應CH3OH﹣6e﹣+H2O=CO2+6H+ ， 所以答案是：裝置簡單，減小了電池的體積；CH3OH﹣6e﹣+H2O=CO2+6H+ ．
【考點精析】關于本題考查的化學平衡狀態本質及特征，需要了解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）才能得出正確答案．