Question

【題目】甲醇燃料電池被認為是21世紀電動汽車候選動力源

（1）甲醇質子交換膜燃料電池中將甲醇蒸汽轉化為氫氣的兩種反應原理是：

①CH3OH(g)+H2O(g)=CO2(g)+3H2(g) △H1=+49.0 kJ·mol-1

②CH3OH(g)+ O2(g)= CO2(g)+2H2(g) △H2

已知H2(g)+ O2(g)=H2O(g) △H =-241.8 kJ·mol-1，則反應②的△H2= 。

(2)工業(yè)上一般可采用如下反應來合成甲醇：CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)，現(xiàn)實驗室模擬該反應并進行分析，下圖是該反應在不同溫度下CO的轉化率隨時間變化的曲線

①該反應的焓變△H__________0（填“>” “<”或“=”）。

②T1和T2溫度下的平衡常數(shù)大小關系是K1__________K2（填“>”“<”或“=”）

③現(xiàn)進行如下實驗，在體積為1L的密閉容器中，充入1molCO和3molH2，測得CO 和CH 3OH(g)的濃度隨時間變化如圖所示。

從反應開始到平衡，CO的平均反應速率v（CO）=__________，該反應的平衡常數(shù)為K=__________

④恒容條件下，達到平衡后，下列措施中能使n(CH3OH)/n(CO )增大的有__________

A．升高溫度 B．充入He（g）

C．再充入1molCO 和3molH2 D．使用催化劑

Answer 1

【答案】

（1）-192.8（2）①<②>③0.075mol/L(2分)，1.33(3分)④C

【解析】

試題分析：（1）②－①，整理可得：H2(g)+ O2(g)===H2O(g) △H =△H2－49.0 kJ/mol =－241.8kJ/mol，則△H2= -192.8kJ/mol。

（2）①升高溫度，化學反應速率加快，達到平衡所需要的時間縮短，所以溫度T2>T1，由于升高溫度，CO的轉化率降低，說明升高溫度，平衡向吸熱的逆反應方向移動，該反應的正反應是放熱反應，所以反應的焓變ΔH＜0；②升高溫度，平衡向吸熱的逆反應方向移動，化學平衡常數(shù)減小。由于溫度T1<T2，所以在這兩個溫度下的平衡常數(shù)大小關系是K1>K2。

③由圖像可知，10min時反應達到平衡，此時△c(CO)=0.75mol/L，則從反應開始到平衡，CO的平均反應速率v(CO)=0.075mol/L。平衡時，c(CO)=0.25mol/L，c(H2)=1.5mol/L，c(CH3OH)=0.75mol/L，該反應的平衡常數(shù)為K==1.33

④對于可逆反應CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) △H ＜0。A．升高溫度，平衡逆向移動，n(CH3OH)減小，n(CO)增大，則n(CH3OH)/n(CO)減小； B．恒容條件下，充入He（g），平衡不發(fā)生移動，則n(CH3OH)/n(CO)不變；C．恒容條件下，再充入1molCO 和3molH2，平衡正向移動，能使n(CH3OH)/n(CO )增大； D．使用催化劑，平衡不發(fā)生移動，則n(CH3OH)/n(CO)不變；故選C。