Question

【題目】甲醇是重要的化工原料，又可作為燃料。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，發生的主要反應如下:

I.CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) △H1

II.CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) △H2=+41.2kJ/mol

III.CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)△H3=-49.53kJ/mol

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

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。化學反應熱:ΔH=生成物標準生成熱總和一反應物標準生成熱總和。計算 △H1=_____kJ/mol。

(2)在一容積可變的密團容器中，1molCO與2molH2發生反應:CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) △H1，CO在不同溫度下的平衡轉化率(a)與壓強的關系如圖所示。

①a、b兩點的反應速率:v(a)___v(b)(填“>”、“<”或“=”)

②T1____T2(填“>”、“<"或“=”)，原因是___________________________。

③在c點條件下，下列敘述能說明上述反應達到化學平衡狀態的是_____(填代號)。

a.H2的消耗速率是CH3OH生成速率的2倍 b.CH3OH的體積分數不再改變

C.混合氣體的密度不再改變 d.CO和CH3OH的物質的量之和保持不變

④計算圖中a點的平衡常數Kp____(kPa)-2(用平衡分壓代替平衡濃度計算，分壓=總壓×物質的量分數)。

(3)合成甲醇尾氣中CO的濃度常用電化學氣敏傳感器進行測量，其中CO傳感器可用下圖簡單表示，則陽極發生的電極反應為_________。

Answer 1

【答案】－90.73＜＜CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)是放熱反應，溫度升高，平衡逆向移動，CO的平衡轉化率減小，故T1<T2bc1.6×10-7(kPa)-2CO+H2O-2e-=CO2+2H+

【解析】

（1）反應熱=反應物總鍵能-生成物總鍵能，故△H1=-201.25kJ/mol+110.52kJ/mol-0=－90.73kJ/mol；(2) ①b點壓強大，壓強越大，反應速率越大，則a、b兩點的反應速率:v(a) <v(b)；②壓強相同時一氧化碳的轉化率高，所以平衡正向移動，而正反應是放熱反應，溫度升高，平衡逆向移動，一氧化碳的轉化率減小，故T1<T2；③a.只要反應發生就有H2的消耗速率是CH3OH生成速率的2倍，故錯誤；b.CH3OH的體積分數不再改變，說明各物質的量不變，反應達到平衡狀態，故正確；C.混合氣體的密度不再改變，說明氣體的物質的量不變，反應達到平衡狀態，故正確；d.CO和CH3OH的物質的量之和保持不變，可能平衡也可能未平衡，故錯誤。答案選bc；④圖2中a點CO的轉化率為0.5，總壓強為0.5106Pa，依據化學平衡三段式列式計算，

CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)

起始量（mol/L） 1 2 0

變化量（mol/L） 0.5 1 0.5

平衡量（mol/L） 0.5 1 0.5

用平衡分壓代替平衡濃度計算，分壓=總壓×物質的量分數，平衡常數Kp===1.6(kPa)-2；（3）陽極是失電子發生氧化反應的物質，結合圖示可知是一氧化碳失電子生成二氧化碳同時生成氫離子，電極反應為：CO+H2O-2e-=CO2+2H+。