Question

【題目】煤的氣化在煤化工業(yè)中占有重要地位，至今仍然是化學(xué)工業(yè)的重要組成部分。

(1)已知H2(g)、CO(g)和CH3OH(l)的標(biāo)準(zhǔn)燃燒熱分別為－285.8 kJ·mol－1、－283.0 kJ·mol－1和－726.5 kJ·mol－1。請(qǐng)寫出CH3OH(l)完全燃燒生成二氧化碳和液態(tài)水的熱化學(xué)方程式：________________________________________________________________。

(2)工業(yè)上一般在恒容密閉容器中采用下列反應(yīng)合成甲醇：CO(g)＋2H2(g) CH3OH(g)　ΔH。下表所列數(shù)據(jù)是該反應(yīng)在不同溫度下的化學(xué)平衡常數(shù)(K)

溫度/℃	250	300	350
K	2.041	0.270	0.012

①由表中數(shù)據(jù)判斷ΔH________(填“＞”、“＝”或“＜”)0。

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(yīng)后，4 min達(dá)到平衡時(shí)測(cè)得c(CO)＝0.2 mol·L－1，此時(shí)的溫度為_____，則反應(yīng)速率v(H2)＝__________。

(3)T ℃時(shí)，在t0時(shí)刻，合成甲醇反應(yīng)CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)達(dá)到平衡，若在t1時(shí)刻將容器的體積縮小為原來的，在t2時(shí)刻又達(dá)到新的平衡，請(qǐng)?jiān)趫D中用曲線表示t1～t2時(shí)間段氫氣、甲醇物質(zhì)的量濃度隨時(shí)間變化的趨勢(shì)示意圖(其他條件不變，曲線上必須標(biāo)明氫氣、甲醇)。__________

(4)如果用CH3OH和空氣作燃料電池，用KOH作電解質(zhì)溶液，請(qǐng)寫出該燃料電池的負(fù)極的電極反應(yīng)式：_____________________________________________________。

Answer 1

【答案】 CH3OH(l)＋O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l) ΔH＝－726.5 kJ·mol－1 ＜ 250 ℃ 0.4 mol·L－1·min－1 CH3OH－6e－＋8OH－===CO＋6H2O

【解析】(1)CH3OH(l)的燃燒熱為726.5kJmol-1，則甲醇完全燃燒的熱化學(xué)方程式為CH3OH(l)+O2(g)=CO2(g)+2 H2O(l)△H=-726.5kJmol-1；

(2)①升高溫度，平衡向吸熱方向移動(dòng)，根據(jù)表格知，溫度越高，化學(xué)平衡常數(shù)越小，說明平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，所以正反應(yīng)是放熱反應(yīng)，即△H＜0；

② CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)
反應(yīng)開始 1mol/L 3mol/L 0
反應(yīng) 0.8mol/L 1.6mol/L 0.8mol/L
平衡 0.2mol/L 1.4mol/L 0.8mol/L
平衡常數(shù)K==2.04，所以是250℃；反應(yīng)速率v(H2)==0.4 molL-1min-1；

(3)若在t1時(shí)刻將容器的體積縮小一倍，相當(dāng)于增大壓強(qiáng)，各組分的濃度立即增加原來的一倍，然后是平衡開始正向移動(dòng)，至新平衡，圖示如下：
假定在t2時(shí)刻后又達(dá)到新的平衡；

(4)CH3OH和空氣作燃料電池，負(fù)極CH3OH發(fā)生氧化反應(yīng)，在堿性條件下的電極反應(yīng)式為CH3OH－6e－＋8OH－=CO32-＋6H2O。