Question

【題目】甲醇是一種可再生能源，具有開發(fā)和應(yīng)用的廣闊前景，工業(yè)上一般可采用如下反應(yīng)來合成甲醇： CO(g)+2H2(g) CH3OH(g)，現(xiàn)在實驗室模擬該反應(yīng)并進行分析。

（1）下列各項中，不能夠說明該反應(yīng)已達到平衡的是__________（填序號）。

a．恒溫、恒容條件下，容器內(nèi)的壓強不發(fā)生變化

b．一定條件下，CH3OH分解的速率和CH3OH生成的速率相等

c．一定條件下，CO、H2和CH3OH的濃度保持不變

d．一定條件下，單位時間內(nèi)消耗2 mol CO，同時生成1 mol CH3OH

（2）右圖是該反應(yīng)在不同溫度下CO的轉(zhuǎn)化率隨時間變化的曲線。

① 該反應(yīng)的焓變ΔH____________0(填“＞”、“＜”或“＝”)。

② T1和T2溫度下的平衡常數(shù)大小關(guān)系是K1____________K2(填“＞”、“＜”或“＝”)。

③ 若容器容積不變，下列措施可增加甲醇產(chǎn)率的是______________。

a．升高溫度

b．將CH3OH(g)從體系中分離

c．使用合適的催化劑

d．充入He，使體系總壓強增大

（3）2009年10月，中國科學(xué)院長春應(yīng)用化學(xué)研究所在甲醇燃料電池技術(shù)方面獲得新突破，甲醇燃料電池的工作原理如右圖所示。

①請寫出c口通入的物質(zhì)發(fā)生的相應(yīng)電極反應(yīng)式_________

②工作一段時間后，當0.2 mol甲醇完全反應(yīng)生成CO2 時，有___________個電子轉(zhuǎn)移

Answer 1

【答案】（1）d；（2） ① <；② >；③ b；（3）①O2+4e-+4H+=2H2O；② 1.2NA。

【解析】

試題分析：（1）a、反應(yīng)前后氣體系數(shù)之和不相等，因此壓強相等，說明反應(yīng)達到平衡，故錯誤；b、根據(jù)化學(xué)平衡狀態(tài)的定義，能夠說明達到平衡，故錯誤；c、根據(jù)化學(xué)平衡狀態(tài)的定義，故錯誤；d、反應(yīng)方向都是向正反應(yīng)方向，不能作為達到化學(xué)平衡，故正確；（2）①溫度越高，反應(yīng)速率越快，越容易達到平衡，即T2>T1，根據(jù)升高溫度，CO的轉(zhuǎn)化率降低，說明反應(yīng)向逆反應(yīng)方向進行，根據(jù)勒夏特列原理，正反應(yīng)方向是放熱反應(yīng)，即△H<0；②平衡常數(shù)只受溫度的影響，根據(jù)①的分析，K1>K2；③a、升高溫度，平衡向逆反應(yīng)方向移動，甲醇的產(chǎn)量降低，故錯誤；b、減少生成物的濃度，平衡向逆反應(yīng)方向移動，產(chǎn)率上升，故正確；c、催化劑對化學(xué)平衡無影響，故錯誤；d、恒容狀態(tài)，充入非反應(yīng)氣體，各組分的濃度不變，平衡不移動，故錯誤；（3）①根據(jù)原電池的工作原理，H＋向正極移動，即右端為正極，左端為負極，從c口通入空氣，即O2＋4H＋＋4e－=2H2O；②負極反應(yīng)式為：CH3OH＋H2O－6e－=6H＋＋CO2，消耗0.2mol甲醇轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為0.2×6mol=1.2mol，即轉(zhuǎn)移電子個數(shù)為1.2NA。