Question

【題目】煤的氣化在煤化工業(yè)中占有重要地位，至今仍然是化學(xué)工業(yè)的重要組成部分．

（1）已知H2（g）、CO（g）和CH3OH（l）的燃燒熱分別為﹣285.8kJ/mol、﹣283.0kJ/mol和﹣726.5kJ/mol．請(qǐng)寫出CH3OH（l）完全燃燒生成二氧化碳和液態(tài)水的熱化學(xué)方程式：______________________________．

（2）工業(yè)上一般在恒容密閉容器中采用下列反應(yīng)合成甲醇：CO（g）+2H2（g）CH3OH（g）△H．下表所列數(shù)據(jù)是該反應(yīng)在不同溫度下的化學(xué)平衡常數(shù)（K）

溫度/℃	250	300	350
K/L2mol﹣2	2.041	0.270	0.012

①該反應(yīng)的平衡常數(shù)的表達(dá)式是____________，由表中數(shù)據(jù)判斷△H__0（填“＞”、“=”或“＜”）

②某溫度下，將2molCO和6molH2充入2L的密閉容器中，充分反應(yīng)后，4min達(dá)到平衡時(shí)測(cè)得c（CO）=0.2mol/L，此時(shí)的溫度為______，則反應(yīng)速率v（H2）=_______．

（3）T℃時(shí)，在t0時(shí)刻，合成甲醇反應(yīng)CO（g）+2H2（g）CH3OH（g）達(dá)到平衡，若在t1時(shí)刻將容器的體積縮小為原來(lái)的，在t2時(shí)刻又達(dá)到新的平衡，請(qǐng)?jiān)趫D中用曲線表示t1～t2時(shí)間段氫氣、甲醇物質(zhì)的量濃度隨時(shí)間變化的趨勢(shì)示意圖（其他條件不變，曲線上必須標(biāo)明氫氣、甲醇）．_______．

（4）如果用CH3OH和空氣作燃料電池，用KOH作電解質(zhì)溶液，請(qǐng)寫出該燃料電池的負(fù)極的電極反應(yīng)式__________________．

Answer 1

【答案】 CH3OH（l）+O2（g）=CO2（g）+2 H2O △H=﹣726.5kJmol﹣1　． K=　　 ＜ 250℃ 0.4molL﹣1min﹣1　 CH3OH﹣6e﹣+8OH﹣=CO32﹣+6H2O

【解析】（1）已知CH3OH（l）的燃燒熱為-726.5kJ/mol，則CH3OH完全燃燒生成二氧化碳和液態(tài)水的熱化學(xué)方程式為CH3OH（l）+3/2O2（g）=CO2（g）+2 H2O（l）△H=-726.5kJmol-1；

（2）①平衡常數(shù)為生成物濃度的冪次方之積比上反應(yīng)物濃度的冪次方之積，則CO（g）+2H2（g）CH3OH（g）反應(yīng)的平衡常數(shù)的表達(dá)式K=c(CH3OH)/c(CO)c2(H2)；升高溫度，平衡向吸熱方向移動(dòng)，根據(jù)表格知，溫度越高，化學(xué)平衡常數(shù)越小，說(shuō)明平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，所以正反應(yīng)是放熱反應(yīng)，即△H＜0；②

CO（g）+2H2（g）CH3OH（g）

開(kāi)始 1mol/L 3mol/L 0

轉(zhuǎn)化 0.8mol/L 1.6mol/L 0.8mol/L

平衡 0.2mol/L 1.4mol/L 0.8mol/L

平衡常數(shù)K=0.8/0.2×1.42=2.04，所以是250℃；反應(yīng)速率v（H2）=1.6mol/L/4min=0.4molL-1；

（3）若在t1時(shí)刻將容器的體積縮小為原來(lái)的1/2，相當(dāng)于增大壓強(qiáng)，各組分的濃度立即增加原來(lái)的一倍，然后是平衡開(kāi)始正向移動(dòng)，至t2時(shí)刻又達(dá)到新的平衡，圖示如下見(jiàn)答案；（4）用CH3OH和空氣作燃料電池，用KOH作電解質(zhì)溶液，負(fù)極CH3OH失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，則負(fù)極的電極反應(yīng)式為CH3OH﹣6e﹣+8OH﹣=CO32﹣+6H2O。