Question

在高溫高壓下CO具有極高的化學活性，能與多種單質或化合物反應。
（1）若在恒溫恒容的容器內進行反應C(s)+H₂O(g)CO(g)+H₂(g)，則可用來判斷該反應達到平衡狀態的標志有           。(填字母)
a．容器內的壓強保持不變            b．容器中H₂濃度與CO濃度相等
c．容器中混合氣體的密度保持不變    d．CO的生成速率與H₂的生成速率相等
（2）CO一空氣燃料電池中使用的電解質是攙雜了Y₂O₃的ZrO₂晶體，它在高溫下能傳導O^2­。該電池負極的電極反應式為              。
（3）一定條件下，CO與H₂可合成甲烷，反應方程式為：CO(g)+3H₂(g) CH₄(g)+ H₂O (g)
①一定條件下，該反應能夠自發進行的原因是              。
②已知H₂(g)、CO(g)和 CH₄(g)的燃燒熱分別為285．8 kJ·mol^-1、283．0 kJ·mol^-1和890,0 kJ·mol^-1。
寫出CO與H₂反應生成CH₄和CO₂的熱化學方程式：                  。
（4）工業上可通過甲醇羰基化法制取甲酸甲酯，反應方程式為：                           ．
CH₃OH(g)+CO(g)HCOOCH₃(g)   △H=－29.1 kJ·mol^-1
科研人員對該反應進行了研究．部分研究結果如下：

①從反應壓強對甲醇轉化率的影響“效率"看，工業制取甲酸甲酯應選擇的壓強是            。
②實際工業生產中采用的溫度是80℃，其理由是            。

Answer 1

（1）ac     
（2）CO一2e^一+O^2一=CO₂      
（3）①該反應△H<0
②2CO(g)+2H₂(g)CH4(g)+C02(g) △H="-247.6" kJ·mol^-1
（4）①3.5×10⁶ Pa～4.0×10⁶ Pa
②高于80℃時，溫度對反應速率影響較小；且反應放熱，升高溫度時平衡逆向移動，轉化率降低
(每空2分，本題共12分)

試題分析：（1）“變量不變達平衡”，隨反應進行體系中壓強、密度（氣體的質量發生變化）均是變量，b、物質的濃度不變是平衡標志，但相等只是一種特定狀態，不可以；d、CO的生成速率與H₂的生成速率相等同向，一定相等；（2）負極CO失去電子，生成CO₂，CO一2e^一+O^2一=CO₂ ；（3）①該反應的△S<0，只能△H<0才能自發進行；②2CO(g)+2H₂(g)CH4(g)+C02(g) △H="-247.6" kJ·mol^-1；（4）①由圖可知，當壓強達到4.0×10⁶ Pa壓強對轉化率的影響較小，故工業制取甲酸甲酯應選擇的壓強在3.5×10⁶ Pa～4.0×10⁶ Pa；②由圖觀察可知溫度高于80℃時，溫度對反應速率影響較小；且反應放熱，升高溫度時平衡逆向移動，轉化率降低。