Question

【題目】甲醇來源豐富，價格低廉，是一種重要的化工原料，有著非常重要、廣泛的用途。工業上常用水煤氣在恒容、催化劑和加熱的條件下生產甲醇，其熱化學方程式為：2H2(g)+CO(g) CH3OH(g);ΔH=-90.8kJ/mol。

（1）該反應的平衡常數表達式為：K=____，如升高溫度，K值將______（填：增大、減小或不變）。

（2）以下各項能說明該反應達到平衡狀態的是____________.

A.混合氣體的密度保持不變 B.甲醇的質量分數保持不變

C.CO的濃度保持不變 D.2v逆(H2)=v正(CH3OH)

（3）在210°C、240°C和270°C三種不同溫度、2 L恒容密閉容器中研究合成甲醇的規律。

如圖是上述三種溫度下不同的H2和CO的起始組成比（起始時CO的物質的量均為1 mol)與CO平衡轉化率的關系，則曲線Z對應的溫度是_____。由起始達到a點所需時間為5min，則H2的反應速率為:_______________mol/(L·min)。

（4）某興趣小組設計了如圖所示的甲醇燃料電池裝置。

①該電池工作時，正極是____________極（填“a”或 “b”）；

②該電池負極反應的離子方程式為____________________________________。

Answer 1

【答案】K= 減小 BC 2700C 0.1mol/(L·min) a CH3OH-6e-+H2O = CO2↑+6H+

【解析】

（1）平衡常數等于生成物平衡濃度化學計量數冪之積比上反應物平衡濃度冪之積；根據正反應為放熱反應判斷；

（2）正逆反應速率相等；變量不在發生變化，證明達到了平衡；

（3）正反應為放熱反應，溫度越高，反應物轉化率越低；根據CO的轉化率計算CO的變

化量，根據CO的變化量計算氫氣的變化量，在計算速率；

（4）根據燃料電池中正極為充入氧氣一極，負極為燃料一極判斷書寫電極反應式。

（1）該反應的平衡常數表達式為：K=，因為正反應為放熱反應，因此升高溫度，平衡會逆向移動，K值將減小；

答案：K= (2). 減小

（2）根據反應中變化的量不在發生變化，證明反應達到了平衡分析；

A.因為體積一定，氣體總質量一定，因此混合氣體的密度始終保持不變，不可作為判斷是否平衡的依據，故A錯誤；

B.反應未達到平衡時，甲醇的質量分數始終在變化，當不在發生變化時，說明反應達到了平衡，故B正確；

C. .反應未達到平衡時，CO的濃度始終在變化，當不在發生變化時，說明反應達到了平衡，故C正確；

D.正逆反應速率比不等于化學計量數之比，故D錯誤；

答案：BC

（3）根據反應2H2(g)+CO(g) CH3OH(g);ΔH=-90.8kJ/mol，是放熱反應，溫度越高，轉化率越低，所以曲線Z對應的溫度是270℃；

△c（CO）=1mol×50%/2=0.25mol/L，則△c（H2）=2△c（CO）=2×0.25mol/L=0.5mol/L；

v（H2）=△c（H2）/△t=0.5mol/L/5min=0.1mol/(L·min) ;

答案：2700C 0.1mol/(L·min)

（4） ①該電池工作時，a極通入O2得電子，則正極是a極；

②該電池負極甲醇失電子生成二氧化碳，反應的離子方程式為CH3OH-6e-+H2O = CO2↑+6H+；

答案：a CH3OH-6e-+H2O = CO2↑+6H+