Question

甲醇汽油是由10％一25％的甲醇與其他化工原料、添加劑合成的新型車用燃料，可達到國標汽油的性能和指標。甲醇是一種可再生能源，具有廣泛的開發和應用前景。
Ⅰ、工業上合成甲醇一般采用下列反應：CO（g）+2 H₂（g） CH₃ OH（g） △H="a" kJ/mol，
下表是該反應在不同溫度下的化學平衡常數（K）：

溫度/0C	250	310	350
K	2.041	0.250	0.012

 
（1）由表中數據判斷△H  a       0（填“>”、“=”或“<”）。
（2）某溫度下，將2 mol CO和6 mol H₂充入2 L的密閉容器中，充分反應達到平衡后，測得c(CO)="0.5" mol·L^－1，則此時的溫度為          ⁰C。
（3）在容積固定的密閉容器中發生上述反應，各物質的濃度如下表：

濃度mol/L 時間/min	c(CO)	c(H2)	c(CH3OH)
0	0.8	1.6	0
2	0.6	1.2	0.2
4	0.3	0.6	0.5
6	0.3	0.6	0.5

 
①反應從2 min到4 min之間，H₂的反應速率為        。
②反應達到平衡時CO的轉化率為             。
③反應在第2 min時改變了反應條件，改變的條件可能是        （填序號）。
A．使用催化劑    B．降低溫度    C．增加H₂的濃度
（4）向容積相同、溫度分別為T₁和T₂的兩個密閉容器中均充入1 molCO和2 mol H₂，發生反應CO（g）+2 H₂（g）  CH₃ OH（g）△H="a" kJ/mol。恒溫恒容下反應相同時間后，分別測得體系中CO的百分含量分別為w₁和w₂；已知T₁<T₂，則
w₁      w₂（填序號）。
A．大于    B．小于    C．等于    D．以上都有可能
Ⅱ、甲醇在化學電源方面也有著重要應用。寫出以甲醇為燃料，氫氧化鈉溶液為電解質溶液的原電池中負極的電極反應式：                                             。

Answer 1

Ⅰ（1）<（2分）
（2）310（2分）
（3）①0.3mol/(L·min)（2分，單位寫錯不得分）  ②62.5%（2分，寫小數也得分）    ③A （2分）
（4）D（2分）
Ⅱ、2 CH₃OH—12 e^－ +16 OH^－＝2CO₃^2－ + 12 H₂O（2分，若“=”寫成“→”不扣分，“e^－”寫成“e”扣1分，其它錯誤不得分）

試題分析：(1)溫度升高，K值減小，平衡向左移動，負反應吸熱，故正反應放熱。
（2）反應結束后，由CO濃度知CO物質的量為1mol。故CO反應量為1mol，剩余CO為1mol，即0.5mol/L,依次推出，H2反應了2mol，剩余H₂為4mol，即2mol/L,生成甲醇1mol,即0.5mol/L,此時，反應平衡，K值為0.5/(0.5*2*2)=0.25，為310℃的平衡常數。
（3）①H₂物質的量從1.2mol/L,反應成為0.6mol/L,時間經過2分鐘，故反應速率為0.3mol/(L*min)
②容積固定，由0.8mol/L,轉化到0.3mol/L,轉化量為0.5mol/L,轉化率為0.5/0.8=0.625
③2~4min內的反應速率大于0~2min 內的反應速率。故排除B，對比CO濃度的變化，排除C。
（4）本題關鍵是時間。如果時間很短，未充分反應，那么溫度高的反應快，CO量少。但如果充分反應后，溫度高的，因為平衡向左移動，CO量較多。故都有可能。
（5）其實是甲醇的燃燒反應與二氧化碳被氫氧化鈉吸收的和反應。負極失去電子，C由負二價變為正四價，失去6 個電子，已知右邊生成CO₃^2-，由電荷守恒，左邊OH^-，應為8個，水自然補平。但6不是4（O₂吸收電子數）的整數倍，故，整體乘2.