Question

【題目】在高溫高壓下CO具有極高的化學(xué)活性，能與多種單質(zhì)或化合物反應(yīng)．
（1）若在恒溫恒容的容器內(nèi)進(jìn)行反應(yīng)C（s）+H2O（g）CO（g）+H2（g），則可用來判斷該反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)的標(biāo)志有 ． （填字母）
a．容器內(nèi)的壓強(qiáng)保持不變
b．容器中H2濃度與CO濃度相等
c．容器中混合氣體的密度保持不變
d．CO的生成速率與H2的生成速率相等
（2）CO一空氣燃料電池中使用的電解質(zhì)是攙雜了Y2O3的ZrO2晶體，它在高溫下能傳導(dǎo)O2 ． 該電池負(fù)極的電極反應(yīng)式為 ．
（3）一定條件下，CO與H2可合成甲烷，反應(yīng)方程式為：CO（g）+3H2（g）CH4（g）+H2O（g）
①一定條件下，該反應(yīng)能夠自發(fā)進(jìn)行的原因是 ．
②已知H2（g）、CO（g）和 CH4（g）的燃燒熱分別為285.8kJmol﹣1、283.0kJmol﹣1和890，0kJmol﹣1 ．
寫出CO與H2反應(yīng)生成CH4和CO2的熱化學(xué)方程式：
（4）工業(yè)上可通過甲醇羰基化法制取甲酸甲酯，反應(yīng)方程式為：CH3OH（g）+CO（g） HCOOCH3（g）△H=﹣29.1kJmol﹣1 ． 科研人員對(duì)該反應(yīng)進(jìn)行了研究．部分研究結(jié)果如圖所示：

①從反應(yīng)壓強(qiáng)對(duì)甲醇轉(zhuǎn)化率的影響“效率“看，工業(yè)制取甲酸甲酯應(yīng)選擇的壓強(qiáng)是 ．
②實(shí)際工業(yè)生產(chǎn)中采用的溫度是80℃，其理由是 ．

Answer 1

【答案】
（1）ac
（2）CO﹣2e一+O2一=CO2
（3）該反應(yīng)△H＜0；2CO（g）+2H2（g）?CH4（g）+C02（g）△H=﹣247.6 kJ?mol﹣1
（4）3.5×106 Pa～4.0×106Pa；高于80℃時(shí)，溫度對(duì)反應(yīng)速率影響較小；且反應(yīng)放熱，升高溫度時(shí)平衡逆向移動(dòng)，轉(zhuǎn)化率降低
【解析】解：（1）在恒溫恒容的容器內(nèi)進(jìn)行反應(yīng)C（s）+H2O（g）CO（g）+H2（g），
a．反應(yīng)前后氣體壓強(qiáng)變化的反應(yīng)，容器內(nèi)的壓強(qiáng)保持不變，說明反應(yīng)達(dá)到平衡，故a正確；
b．容器中H2濃度與CO濃度相等不一定達(dá)到平衡，故b錯(cuò)誤；
c．反應(yīng)中有固體碳反應(yīng)，平衡變化，氣體質(zhì)量發(fā)生變化，容器中混合氣體的密度保持不變，能說明反應(yīng)達(dá)到平衡，故c正確；
d．CO的生成速率與H2的生成速率相等，證明反應(yīng)正向進(jìn)行，故d錯(cuò)誤；
所以答案是：ac； （2）CO一空氣燃料電池，一氧化碳在負(fù)極失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，電解質(zhì)是攙雜了Y2O3的ZrO2晶體，它在高溫下能傳導(dǎo)O2 ． 該電池負(fù)極的電極反應(yīng)式為：CO﹣2e﹣+O2﹣=CO2 ，
所以答案是：CO﹣2e﹣+O2﹣=CO2； （3）①CO（g）+3H2（g）CH4（g）+H2O（g），反應(yīng)△S＜0，依據(jù)自發(fā)進(jìn)行的判斷依據(jù)△H﹣T△S＜0，所以△H＜0，所以答案是：該反應(yīng)△H＜0；②H2（g）、CO（g）和 CH4（g）的燃燒熱分別為285.8kJmol﹣1、283.0kJmol﹣1和890，0kJmol﹣1 ．
a、H2（g）+ O2（g）=H2O（l）△H=﹣285.8kJmol﹣1
b、CO（g）+ O2（g）=CO2 （g）△H=﹣283.0kJmol﹣1
c、CH4（g）+2O2（g）=CO2（g）+2H2O（l）△H=﹣890，0kJmol﹣1
依據(jù)蓋斯定律（b+a）×2﹣c得到2CO（g）+2H2（g）CH4（g）+C02（g）△H=﹣247.6 kJmol﹣1
所以答案是：2CO（g）+2H2（g）CH4（g）+C02（g）△H=﹣247.6 kJmol﹣1；（4）①從反應(yīng)壓強(qiáng)對(duì)甲醇轉(zhuǎn)化率的影響“效率“看，圖象中轉(zhuǎn)化率變化最大的是3.5×106 Pa～4.0×106Pa，
所以答案是：3.5×106 Pa～4.0×106Pa；②依據(jù)圖象分析溫度在高于80°C對(duì)反應(yīng)速率影響不大，反應(yīng)是放熱反應(yīng)，溫度過高，平衡逆向進(jìn)行，不利于轉(zhuǎn)化率增大，
所以答案是：高于80℃時(shí)，溫度對(duì)反應(yīng)速率影響較小；且反應(yīng)放熱，升高溫度時(shí)平衡逆向移動(dòng)，轉(zhuǎn)化率降低．
【考點(diǎn)精析】本題主要考查了化學(xué)平衡狀態(tài)的判斷的相關(guān)知識(shí)點(diǎn)，需要掌握狀態(tài)判斷：①v(B耗)=v(B生)②v(C耗):v(D生)=x : y③c(C)、C%、n(C)%等不變④若A、B、C、D為氣體，且m+n≠x+y，壓強(qiáng)恒定⑤體系顏色不變⑥單位時(shí)間內(nèi)某物質(zhì)內(nèi)化學(xué)鍵的斷裂量等于形成量⑦體系平均式量恒定（m+n ≠ x+y）等才能正確解答此題．