Question

【題目】近年來甲醇用途日益廣泛，越來越引起商家的關注，工業上甲醇的合成途徑多種多樣。現有實驗室中模擬甲醇合成反應，在2L密閉容器內，400℃時反應：CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) △H<0，體系中n(CO)隨時間的變化如下表：

時間(s)	0	1	2	3	5
n(CO)(mol)	0.020	0.011	0.008	0.007	0.007

(1)圖中表示CH3OH的變化的曲線是_______。

(2)用H2表示從0~2s內該反應的平均速率v(H2)=___________________。

(3)該反應達到最大限度時CO的轉化率為___________。

(提示：轉化率=×100%)

(4)能說明該反應已達到平衡狀態的是______。

a. CO與H2的濃度保持不變 b. 容器內密度保持不變

c. 容器內壓強保持不變 d. 每消耗1molCH3OH的同時有2mol H–H形成

(5)CH3OH與O2的反應可將化學能轉化為電能，其工作原理如下圖所示，圖中CH3OH從______(填A或B)通入。

Answer 1

【答案】b 0.006mol/(Ls) 65% ac A

【解析】

(1)CH3OH是生成物，隨反應進行濃度增大，平衡時物質的量為CO物質的量的變化量△n(CO)；

(2)根據v=計算v(CO)，再利用速率之比等于化學計量數之比計算v(H2)；

(3)該反應達到最大限度時CO的轉化率根據×100%計算；

(4)當反應達到平衡狀態時，正逆反應速率相等，各物質的濃度不再改變，由此衍生的一些物理量也不變；

(5)在甲醇燃料電池中通入甲醇的電極為負極，通入氧氣的電極為正極。

(1)CH3OH是生成物，隨反應進行物質的量增大。根據方程式CO(g)+2H2(g) CH3OH(g) CO物質的量的減少量等于CH3OH物質的量的增加量。圖表中CO的物質的量0-3s變化量為0.02mol-0.007mol=0.013mol，則△n(CO)=△n(CH3OH)= 0.013mol，△c(CH3OH)==0.0065mol/L，可知圖象中只有b符合，所以表示CH3OH濃度變化的曲線為b；

(2)0～2s內CO物質的量變化量=0.02mol-0.008mol=0.012mol，v(CO)==0.003mol/（Ls），根據方程式中物質轉化關系可知v(H2)=2v(CO)=0.006mol/（Ls）；

(3)該反應達到平衡時CO的轉化量△n(CO)=0.02mol-0.007mol=0.013mol，開始投入量為0.02mol，所以該反應達到最大限度時CO的轉化率為×100%=×100%=65%；

(4)a.若CO與H2的濃度保持不變，說明反應達到平衡狀態，a正確；

b.根據質量守恒定律知，混合物質量始終不變，容器的體積不變，則容器內混合氣體的密度始終不變，所以不能據此判斷是否達到平衡狀態，b錯誤；

c.恒溫恒容的條件下，壓強之比等于物質的量之比，反應前后氣體物質的量變化，當容器內壓強保持不變，說明各物質的物質的量不變，說明反應處于平衡狀態，c正確；

d.消耗1molCH3OH，表示的方向為逆反應方向， 形成2mol H–H表示的方向也是逆反應方向，不能說明正反應速率等于逆反應速率，不能判斷反應處于平衡狀態，d錯誤；

故合理選項是ac；

(5)電子由a流向b說明a為負極，b為正極，CH3OH與O2的反應可將化學能轉化為電能，甲醇失電子發生氧化反應，在負極反應，所以CH3OH從A通入。