Question

甲醇是一種可再生能源，具有廣泛的開發和應用前景。
（1）工業上一般采用兩種方法制備甲醇：
反應Ⅰ：CO(g) + 2H₂ (g) CH₃OH (g) DH₁
反應Ⅱ：CO₂(g)+ 3H₂(g)  CH₃OH (g)+H₂O(g) DH₂
① 下表所列數據是反應Ⅰ在不同溫度下的化學平衡常數（K）。

溫度	250℃	300℃	350℃
K	2.041	0.270	0.012

由表中數據判斷DH₁_______________0（填“<”、“=”或“>”）。
② 某溫度下，將2molCO和6molH₂充入2L密閉容器中充分反應，4分鐘后反應達到平衡，測得CO的物質的量為0.4mol，則CO的反應速率為________________，此時的壓強是反應前壓強的___________倍。
（2）反應Ⅱ的平衡常數表達式為____________________，為了加快反應Ⅱ的反應速率，并且提高H₂的轉化率，采取的措施是_______________（填寫正確選項的字母）。
a．增大CO₂的濃度           b．增大H₂的濃度
c．增大壓強                 d．加入催化劑
（3）工業上利用CO與水蒸氣的反應，將有毒的CO轉化為無毒的CO₂，書寫有關熱化學反應方程式__________________________________。該反應在830K下進行時，初始濃度到達平衡的時間有如下的關系：

CO的初始濃度(mol/L)	2	4	1	3
H2的初始濃度(mol/L)	3	2	3	3
時間（min）	8	6	12	n

 
則n 為________min。
（4）近年來，科研人員新開發出一種甲醇和氧氣以強堿溶液為電解質溶液的新型手機電池。該電池中甲醇發生反應的一極為______極、其電極反應式為_________________。
（5）用該電池作電源，用惰性電極電解飽和NaCl溶液時，每消耗0.2mol CH₃OH，陰極產生標況下氣體的體積為       L。

Answer 1

（1）①<(1分)；       ② 0.2mol/(L·min) (1分)，       0.6(2分)；
（2）K= c(CH₃OH ) ·c(H₂O) / c(CO₂) ·c³(H₂) (1分)，      a、c(1分)；
（3）CO(g)+ H₂O(g) CO₂(g)+H₂(g) DH = DH ₁ - DH ₂(2分)、    4(2分)；
（4）負（1分），      CH₃OH – 6e^- + 8OH^-  = CO₃^2- + 6H₂O（2分）；
（5）13.44(2分)。

解析試題分析：分析題意隨溫度升高，平衡常數K減小，所以反應放熱；
CO(g) + 2H₂ (g) CH₃OH (g)
初始（mol）：   2      6              0
變化量（mol）：1.6     3.2            1.6
平衡量（mol）：0.4     2.8            1.6
平衡時氣體的總量為0.4+2.8+1.6=4.8mol；為原來的4.8/8=0.6倍，則壓強為原來的0.6倍；（3）由蓋斯定律可知反應Ⅰ-Ⅱ，可得反應CO(g)+ H₂O(g) CO₂(g)+H₂(g) DH = DH ₁ - DH ₂，表中

CO的初始濃度(mol/L)	2	4	1	3
H2的初始濃度(mol/L)	3	2	3	3
時間（min）	8	6	12	n

 
H₂的初始濃度相同，CO的濃度為2：1時，所用時間為2：3，則當CO的濃度為2：3時，所用時間為2：1，則n=4；（4）負      CH₃OH – 6e^- + 8OH^-  = CO₃^2- + 6H₂O；（5）每消耗0.2mol CH₃OH，轉移的電子為1.2mol，電解池的陰極反應為2H⁺+2e^-=H₂↑所以產生的氣體為0.6mol，標況下的體積為13.44L.
考點：化學反應速率、化學平衡常數、原電池原理、電解原理。