Question

（16分）甲醇是一種可再生能源，具有開發和應用的廣闊前景，工業上一般可采用如下反應來合成甲醇： CO(g)+2H₂(g)  CH₃OH(g)，現在實驗室模擬該反應并進行分析。
（1）下列各項中，不能夠說明該反應已達到平衡的是__________（填序號）。
A. 恒溫、恒容條件下，容器內的壓強不發生變化
B. 一定條件下，CH₃OH分解的速率和CH₃OH生成的速率相等
C. 一定條件下，CO、H₂和CH₃OH的濃度保持不變
D. 一定條件下，單位時間內消耗2 mol CO，同時生成1 mol CH₃OH
（2） 右圖是該反應在不同溫度下CO的轉化率隨時間變化的曲線。

① 該反應的焓變ΔH__________0(填“＞”、“＜”或“＝”)。
② T₁和T₂溫度下的平衡常數大小關系是K₁_______K₂
(填 “＞”、“＜”或“＝”)。
③ 若容器容積不變，下列措施可增加甲醇產率的是
______________。
A. 升高溫度     B. 將CH₃OH(g)從體系中分離
C. 使用合適的催化劑         
D. 充入He，使體系總壓強增大
（3）2009年10月，中國科學院長春應用化學研究所在甲醇燃料電池技術方面獲得新突破，甲醇燃料電池的工作原理如右圖所示。

①請寫出c口通入的物質發生的相應電極反應式_________                       。
②工作一段時間后，當0.2 mol甲醇完全反應生成CO₂ 時，有___________N_A個電子轉移。
（4）利用右裝置，可以模擬鐵的電化學防護。

若X為碳棒，為減緩鐵的腐蝕，開關K應該置于                處。
若X為鋅，開光K置于      處，該電化學防護法稱為            。

Answer 1

（1）D（2分）
（2） ① <（2分）    ② >（2分）    ③ B（2分）
（3）①O₂+4e^-+4H⁺=2H₂O（2分）;      ② 1.2（2分）
（4）N（1分）；  M（1分）犧牲陽極的陰極保護法（或：犧牲陽極保護法）（2分）

試題分析：（1）判斷反應到達平衡的條件是：反應物和生成物均在同一反應體系中，反應條件保持不變；質量（濃度）保持不變，V_順=V_逆。
（2）①先拐先到達平衡，說明T2>T1，隨著溫度的升高，CO的轉化率下降，說明反應向逆反應方向進行，故該反應放熱反應，ΔH<0。
②因為ΔH<0且T1<T2，所以T1溫度下CO的轉化率要大于T2的，故K1>K2.
③定容情況下，各因素對化學反應的影響，因為放熱反應，故升溫反而降低了甲醇的產率；使用催化劑，只能改變反應效率，不能改變反應限度；充入He，使體系總壓強增大，因為體積不變，故此做法對反應移動沒影響。
（3）①H^＋往右邊移動，說明右邊為陰極，發生還原反應，有因為生成了水，故c口通入的物質為O₂，發生的化學反應為O₂+4e^-+4H⁺=2H₂O。
（4）若X為碳棒，為減緩鐵的腐蝕，該裝置應該為電解池，故開關K應置于N初；若X為鋅，該裝置為原電池，故開關K應置于M處。
點評：此題考核了學生對可逆反應的影響因素的掌握理解和原電池、電解池的工作原理。