Question

【題目】工業(yè)上用CO生產燃料甲醇，一定條件下發(fā)生反應：CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)。如圖表示反應中能量的變化；如圖表示一定溫度下，在體積為2L的密閉容器中加入4molH2和一定量的CO后，CO和CH3OH(g)的濃度隨時間變化。

（1）在圖1中，曲線_______（填：a或b）表示使用了催化劑；該反應屬于_______（填：吸熱、放熱）反應。

（2）下列說法正確的是______________A．起始充入的CO為2mol

B．增加CO濃度，CO的轉化率增大

C．容器中壓強恒定時，反應已達平衡狀態(tài)

D．保持溫度和密閉容器容積不變，再充入1molCO和2molH2，再次達到平衡時 n(CH3OH)/n(CO)會減小

（3）從反應開始到建成平衡，v(H2)=________；在該溫度下CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)的化學平衡常數為_______________。若保持其它條件不變，將反應體系升溫，則該反應化學平衡常數____（填“增大”、“減小”或“不變”）。

（4）請在圖3中畫出平衡時甲醇百分含量（縱坐標）隨溫度（橫坐標）變化的曲線，要求畫壓強不同的2條曲線_______________（在曲線上標出P1、P2，且P1<P2）。

（5）有一類甲醇質子交換膜燃料電池，工作時將甲醇轉化為甲酸，該電池的負極反應式為_______________。

（6）已知CO、H2的燃燒熱為283kJ/mol、285.8kJ/mol，寫出CH3OH(g)燃燒熱的熱化學方程式__________________。

（7）常溫下，用0.1000 molL-1NaOH溶液滴定20.00mL0.1000 molL-1CH3COOH溶液所得滴定曲線如圖，則點①所示溶液中，關于CH3COOH、CH3COO-、H+、OH-4種微粒的等式為：____________

Answer 1

【答案】 b 放熱 AC 0.15mol·L-1·min-1 12L2·mol-2 減小 CH3OH-4e-+H2O=HCOOH+4H+ CH3OH (g)+3/2O2(g)=CO2(g)+2H2O ΔH=-763.6kJ/mol C(CH3COOH) + 2C(H+)= C(CH3COO-) + 2C(OH-)

【解析】（1）本題考查催化劑對活化能的影響以及焓變與能量的關系，使用催化劑降低活化能，因此曲線b表示使用催化劑，反應物的總能量大于生成物的總能量，說明此反應是放熱反應；（2）本題考查勒夏特列原理和化學平衡狀態(tài)的判斷，A、根據圖2，CO起始的濃度為1mol·L－1，則起始時通入CO的物質的量為1×2mol=2mol，故正確；B、增加CO的濃度雖然平衡向正反應方向移動，但CO總量增大，轉化率降低，故錯誤；C、反應前后氣體系數之和不相等，因此當壓強不變時，說明反應達到平衡，故正確；D、再通入1molCO和2molH2，相當于在原來的基礎上增大壓強，平衡向正反應方向移動，n(CH3OH)增大，n(CO)的減小，因此比值增大，故錯誤；（3）本題考查化學反應速率計算和化學平衡常數的計算 CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)

起始(mol·L－1) 1 2 0

變化： 0.75 1.5 0.75

平衡： 0.25 0.5 0.75 根據化學反應速率的數學表達式，v(H2)=1.5/10mol/(L·min)=0.15 mol/(L·min)，根據化學平衡常數的表達式，K=c(CH3OH)/K=c(CH3OH)/[c2(H2)×c(CO)]=0.75/(0.52×0.25)=12，化學平衡常數只受溫度的影響，此反應是放熱反應，升高溫度平衡向逆反應方向移動，即化學平衡常數減��；（4）考查影響化學平衡的因素，橫坐標表示溫度，升高溫度，平衡向逆反應方向移動，甲醇的體積分數降低，增大壓強，平衡向正反應方向移動，甲醇的體積分數增大，圖像是：；（5）考查電極反應式的書寫，甲醇被氧化成甲酸，發(fā)生氧化反應，根據原電池的工作原理，負極上發(fā)生氧化反應，甲醇在負極上失電子轉化成甲酸，因此電極反應式為CH3OH＋H2O－4e－=HCOOH＋4H＋； （6）考查熱化學反應方程式的計算，①CO燃燒熱的熱化學反應方程式為：CO(g)＋1/2O2(g)=CO2(g) △H=－283kJ·mol－1，②氫氣燃燒熱的熱化學反應方程式：H2(g)＋1/2O2(g)=H2O(l) △H－285.8kJ·mol－1，③CO(g)＋2H2(g)=CH3OH(g) △H=－91kJ·mol－1，①＋2×②－③得出：CH3OH(g)＋3/2O2(g)=CO2(g)＋2H2O(l) △H=(－283－285.8×2＋91)kJ·mol－1=－763.6kJ·mol－1；（7）考查溶液中的物料守恒和電荷守恒，①加入10mLNaOH溶液，反應后溶液中的溶質為CH3COONa和CH3COOH，且兩者物質的量相等，根據電荷守恒：c(Na＋)＋c(H＋)=c(CH3COO－)＋c(OH－)，根據物料守恒，c(CH3COOH)＋c(CH3COO－)=2c(Na＋)，因此有：c(CH3COOH)＋ 2c(H＋)= c(CH3COO－) + 2c(OH－)。