Question

（17分）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)上采用如下反應(yīng)合成甲醇：

CO(g)+2H₂(g)CH₃OH(g)，現(xiàn)模擬并分析該反應(yīng)：

(1)能夠說明該反應(yīng)已達(dá)到平衡的是_________：

a．恒溫、恒容時(shí)，容器內(nèi)的壓強(qiáng)不再變化

b．恒溫、恒容時(shí)，容器內(nèi)混合氣體的密度不再變化

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(shí)間內(nèi)消耗2molH₂的同時(shí)生成1 mol CH₃OH

(2)右圖是該反應(yīng)在不同溫度下CO轉(zhuǎn)化率隨時(shí)間的變化曲線：

①該反應(yīng)的△H____0（填“>”、“<”或“=”）。

②T₁和T₂溫度下的平衡常數(shù)：K₁____K₂（填“>”、“<”或“=”）。

(3)2009年，長春應(yīng)用化學(xué)研究所在甲醇燃料電池技術(shù)上獲得新突破，原理如圖1所示。

①甲醇完全燃燒的化學(xué)方程式_______________________。

②請寫出從C口通入O₂發(fā)生的電極反應(yīng)式___________________。

(4)用上述電池做電源，用圖2裝置電解飽和食鹽水(C₁、C₂均為石墨電極)。

①該反應(yīng)的離子方程式________________________。

②電解開始后在電極__________________的周圍（填“C₁”或“C₂”）先出現(xiàn)紅色。

 

Answer 1

【答案】

(1)ac（4分（4分，選一個(gè)對(duì)得2分，一對(duì)一錯(cuò)不得分）：

(2)①<（2分）  ②>（2分）

(3)①2CH₃OH＋3O₂2CO₂＋4H₂O（2分）；②O₂＋4e^－＋4H^＋=2H₂O（2分）

(4)2Cl^－＋2H₂OCl₂↑＋H₂↑＋2OH^－（3分）      C₂  （2分）

【解析】（1）在一定條件下，當(dāng)可逆反應(yīng)的正反應(yīng)速率和逆反應(yīng)速率相等時(shí)（但不為0），反應(yīng)體系中各種物質(zhì)的濃度或含量不再發(fā)生變化的狀態(tài)，稱為化學(xué)平衡狀態(tài)，所以c正確。根據(jù)方程式可知，反應(yīng)是體積減小的，因此壓強(qiáng)也是減小的，所以a也能說明達(dá)到平衡狀態(tài)。密度是混合氣的質(zhì)量和容器容積的比值，在反應(yīng)過程中質(zhì)量和容積始終是不變的，b不正確。D中反應(yīng)速率的方向是相同的，不正確。答案選ac。

（2）①根據(jù)圖像可知，溫度為t2的曲線首先達(dá)到平衡狀態(tài)，說明反應(yīng)速率快，因此t2大于t1。溫度高，CO的轉(zhuǎn)化率低，說明升高溫度，平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，因此正反應(yīng)是放熱反應(yīng)，即△H＜0。

②升高溫度，平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，因此平衡常數(shù)減小，即K₁＞K₂。

（3）①甲醇完全燃燒的生成物是水和CO₂。所以方程式為2CH₃OH＋3O₂2CO₂＋4H₂O。

②氧氣在反應(yīng)中得到電子，因此在正極通入，又因?yàn)闅潆x子向正極移動(dòng)，所以正極電極反應(yīng)式為O₂＋4e^－＋4H^＋=2H₂O。

（4）惰性電極電解飽和食鹽水時(shí)，陽極是氯離子放電，產(chǎn)生氯氣。陰極是氫離子放電，產(chǎn)生氫氣，因此陰極周圍水的電離平衡被破壞，溶液顯堿性，顯紅色。由于C2和電源的負(fù)極相連，所以

C2是陰極，該電極周圍溶液顯紅色。該反應(yīng)的方程式為2Cl^－＋2H₂OCl₂↑＋H₂↑＋2OH^－。