Question

工業(yè)上一般在恒容密閉容器中可以采用下列反應(yīng)合成甲醇：
CO(g) +2H₂(g) CH₃OH(g)        ΔH
（1）判斷反應(yīng)達到平衡狀態(tài)的依據(jù)是        （填序號）。
a． 生成CH₃OH的速率與消耗CO的速率相等
b． 混合氣體的密度不變     
c． 混合氣體的總物質(zhì)的量不變
d． CH₃OH、CO、H₂的濃度都不再發(fā)生變化
（2）CO在不同溫度下的平衡轉(zhuǎn)化率與壓強的關(guān)系如圖1。

①該反應(yīng)△H___0（填“＞”或“＜”）。
②實際生產(chǎn)條件控制在250℃、1.3ⅹ10⁴ kPa左右，選擇此壓強的理由是_______。
（3）右圖2表示在溫度分別為T₁、T₂時，平衡體系中H₂的體積分數(shù)隨壓強變化曲線，A、C兩點的反應(yīng)速率A____C（填“＞”、“＝”或“＜”，下同），A、C兩點的化學(xué)平衡常數(shù)A_____C，由狀態(tài)B到狀態(tài)A，可采用______的方法（填“升溫”或“降溫”）。

（4）一定條件下，0.5mol甲醇蒸氣完全燃燒生成二氧化碳氣體和液態(tài)水，放出Q KJ的熱量。寫出該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式                                   。
（5）圖3是甲醇燃料電池（電解質(zhì)溶液為KOH溶液）結(jié)構(gòu)示意圖，寫出 a處電極上發(fā)生的電極反應(yīng)式                                     。

Answer 1

（1）c d （2分）  
（2）① ＜（2分） ②在1.3×10⁴Kpa下，CO轉(zhuǎn)化率已較高，再增大壓強CO轉(zhuǎn)化率提高不大，而生產(chǎn)成本增加，故得不償失。（2分）
（3）＜，=，升溫（共6分，各2分）
（4）2CH₃OH(g)+3O₂(g)=2CO₂(g)+4H₂O(l) △H="-4Q" kJ/mol（3分）
（5）CH₃OH-6e^-+8OH^- =CO₃^2-+6H₂O（3分）

試題分析：（1）a、生成CH₃OH的速率與消耗CO的速率都是正反應(yīng)速率，不能作判斷平衡的依據(jù)；b、因為氣體質(zhì)量守恒，容器恒容，密度為定值，故密度不變不能作為判斷平衡的依據(jù)；c、反應(yīng)前后氣體的系數(shù)不等，所以混合氣體的總物質(zhì)的量不變說明反應(yīng)達到平衡；d、反應(yīng)物或生成物濃度不變，可說明反應(yīng)達到平衡。
（2）①、溫度升高，CO的轉(zhuǎn)化率減小，說明正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，則?H<0。
②、根據(jù)圖示可知在1.3×10⁴Kpa下，CO轉(zhuǎn)化率已較高，再增大壓強CO轉(zhuǎn)化率提高不大，增大壓強，需要增強動力設(shè)備和反應(yīng)裝置的抗壓能力，生產(chǎn)成本增加，得不償失。
（3）A、C點溫度相同，C點壓強大，則反應(yīng)速率快；溫度不變，平衡常數(shù)相等；A點H₂體積分數(shù)大，因為正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，所以A點溫度高于B點，由狀態(tài)B變?yōu)闋顟B(tài)A需升溫。
（4）寫出甲醇燃燒的化學(xué)方程式并注明狀態(tài)，因為CH₃CH₂OH的系數(shù)為2，則△H="-4Q" kJ?mol?¹，可得熱化學(xué)方程式。
（5）因為電解質(zhì)溶液為KOH溶液，CH₃OH在OH?存在的條件下失去電子生成CO₃²?、H₂O，配平可得電極方程式：CH₃OH-6e^-+8OH^- =CO₃^2-+6H₂O。