Question

【題目】甲醇（CH3OH）是重要的化工原料，發展前景廣闊。

（1）利用甲醇可制成微生物燃料電池（利用微生物將化學能直接轉化成電能的裝置）。某微生物燃料電池裝置如下圖所示：

A極附近的電極反應式是_________。

（2）研究表明CO2加氫可以合成甲醇。反應如下：CO2（g）+3H2（g）CH3OH（g）+H2O（g）

①反應的化學平衡常數表達式K=_________。

②有利于提高反應中CO2的平衡轉化率的措施有_________（填序號）。

a. 使用催化劑 b. 加壓 c. 增大CO2和H2的初始投料比

③研究溫度對于甲醇產率的影響。在210℃～290℃，保持原料氣中CO2和H2的投料比不變，按一定流速通過催化劑，得到甲醇的平衡產率與溫度的關系如下圖所示。該反應焓變H_________0（填“>”、“=”或“<”），其依據是________。

Answer 1

【答案】CH3OH－6e－+H2O==CO2+6H+ b < 溫度升高，甲醇的平衡產率降低

【解析】

（1）甲醇燃料電池中甲醇失電子，則A是負極，電極方程式為：CH3OH－6e－+H2O=CO2+6H+；

（2）①根據平衡常數的定義寫出表達式；

②根據化學平衡移動原理進行解析；

③根據圖像可知，平衡產率隨溫度升高而降低，所以正反應為放熱反應，ΔH＜0。

（1）根據題意，甲醇燃料電池中甲醇失電子，則A是負極，電極方程式為：CH3OH－6e－+H2O=CO2+6H+，故答案為：CH3OH－6e－+H2O=CO2+6H+。

（2）①根據題意，平衡常數K為生成物濃度冪之積與反應物濃度冪之積的比值，則K=c（CH3OH）c（H2O）/c（CO2）c3（H2），故答案為：c（CH3OH）c（H2O）/c（CO2）c3（H2）。

②a.使用催化劑只影響化學速率，不影響平衡移動，故a錯誤；

b.反應是反應前后氣體系數之和減小的可逆反應，加壓使平衡正向移動，能夠提高CO2的平衡轉化率，故b正確；

c.增大CO2和H2的初始投料比相當于增大CO2的濃度，CO2的平衡轉化率降低，故c錯誤。

故答案為：b。

③根據圖像可知，平衡產率隨溫度升高而降低，所以正反應為放熱反應，ΔH＜0，故答案為：＜，溫度升高，甲醇的平衡產率降低。