Question

工業(yè)上將煤氣化過程中生成的CO和H₂在一定條件下反應制得甲醇，反應的方程式為：CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）．請根據(jù)圖示回答下列問題：
（1）從反應開始到平衡，用H₂濃度變化表示的平均反應速率v（H₂）=

 

；平衡時CO的轉(zhuǎn)化率為

 

．
（2）該反應的平衡常數(shù)表達式為

 

；若升高反應溫度，該反應的平衡常數(shù)將

 

（填“增大”、“減小”或“不變”）．
（3）若在一定溫度下，向一恒壓容器中充人1mol CO、2mol H₂和1mol CH₃OH，反應達到平衡時，測得混合氣體的密度是同溫同壓下起始混合氣體密度的0.8倍，則到達平衡狀態(tài)前該反應向

 

（填“正”或“逆”）反應方向進行．
（4）根據(jù)圖二，甲醇分解的熱化學方程式為

 

．
（5）若以甲醇為原料制成燃料電池，在堿性介質(zhì)中負極的電極反應式為

 

．

Answer 1

考點：化學平衡的計算,熱化學方程式,原電池和電解池的工作原理

專題：

分析：（1）根據(jù)圖一反應中CO濃度的變化，結(jié)合速率公式計算CO的速率，速率之比等于對應物質(zhì)的計量數(shù)之比；平衡時CO的轉(zhuǎn)化率=

轉(zhuǎn)化量

開始量

×100%；
（2）根據(jù)反應方程式結(jié)合平衡常數(shù)的含義書寫；根據(jù)溫度對平衡的影響分析K的變化；
（3）同溫同壓下，混合氣體的密度與摩爾質(zhì)量成正比，如果平衡不移動，密度應相等，據(jù)此分析；
（4）根據(jù)反應物與生成物的總能量來分析吸熱還是放熱，并書寫熱化學反應方程式；
（5）燃料電池中燃料在負極失電子發(fā)生氧化反應，堿溶液中生成碳酸根；

解答： 解：（1）由圖一可知，反應中CO濃度的變化為：2.00-0.5=1.5mol?L^-1，則v（CO）=

△c

△t

=

1.5mol?L -1

10min

=0.15mol/（L?min），所以v（H₂）=2v（CO）=2×0.15mol/（L?min）=0.3mol?L^-1?min^-1，平衡時CO的轉(zhuǎn)化率=

轉(zhuǎn)化量

開始量

×100%=

2.00-0.50

2.00

×100%=75%；故答案為：0.3mol?L^-1?min^-1；75%；
（2）已知CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）；則K=

c(CH 3OH)

c(CO)?c 2(H 2)

；已知該反應的正方向為放熱反應，升高溫度平衡逆移，所以K減小；
故答案為：K=

c(CH 3OH)

c(CO)?c 2(H 2)

；減��；
（3）同溫同壓下，混合氣體的密度與摩爾質(zhì)量成正比，如果平衡不移動，密度應相等，現(xiàn)在密度是原來的0.8倍，所以平衡向氣體計量數(shù)增大的方向移動，即逆反應方向移動，故答案為：逆；
（4）由圖二，反應物的總能量大于生成物的總能量，則該反應為放熱反應，放出的熱量為510kJ-419kJ=91kJ，熱化學方程式為CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）△H=-91 kJ/mol，所以甲醇分解的熱化學方程式為CH₃OH（g）?CO（g）+2H₂（g）△H=+91 kJ/mol；
故答案為：CH₃OH（g）?CO（g）+2H₂（g）△H=+91 kJ/mol；
（5）甲醇-空氣燃料電池中燃料在負極失電子發(fā)生氧化反應，在堿溶液中生成碳酸鹽，C的化合價由-2價變?yōu)?4價，每摩C轉(zhuǎn)移6摩電子，依據(jù)電荷守恒和原子守恒，電極反應式為：CH₃OH+8OH^--6e^-=CO₃^2-+6H₂O，故答案為：CH₃OH+8OH^--6e^-=CO₃^2-+6H₂O；

點評：本題為綜合性習題，考查影響化學平衡的因素、熱化學反應、化學平衡常數(shù)、反應速率的計算，圖象的分析和利用等知識點，注重對高考熱點知識的考查，是較好的習題．