Question

【題目】甲醇來源豐富，價格低廉，是一種重要的化工原料，有著非常重要、廣泛的用途。工業上通常用水煤氣在恒容、催化劑和加熱的條件下生產甲醇，其熱化學方程式為：

2H2(g)+CO(g)CH3OH(g) ΔH=-90.8kJ/mol。

（1）該反應的平衡常數表達式為：K=______，如升高溫度，K值將_____（填：增大、減小或不變）。

（2）以下各項不能說明該反應達到平衡狀態的是____________.

A、混合氣體的密度保持不變 B、甲醇的質量分數保持不變

C、CO的濃度保持不變 D、2v逆(H2)=v正(CH3OH)

（3）在2100C、2400C和2700C三種不同溫度、2L恒容密閉容器中研究合成甲醇的規律。

上圖是上述三種溫度下不同的H2和CO的起始組成比（起始時CO的物質的量均為1mol)與CO平衡轉化率的關系，則曲線Z對應的溫度是____________。由起始達到a點所需時間為5min，則H2的反應速率____________mol/(L·min)。

（4）某興趣小組設計了如圖所示的甲醇燃料電池裝置。

①該電池工作時，正極是_____極（填“a”或 “b”）；

②該電池負極反應的離子方程式為____________________________________。

Answer 1

【答案】K=c(CH3OH)/[c2(H2)·c(CO)] 減小 AD 2700C 0.1mol/(L·min) a CH3OH-6e-+H2O = CO2↑+6H+

【解析】

（1）根據平衡常數表達式的書寫原則，2H2(g)+CO(g)CH3OH(g)的平衡常數表達式為：K=c(CH3OH)/[c2(H2)·c(CO)]，該反應是放熱反應，升高溫度，K值減小。

（2）A、在恒容、密閉容器中，混合氣體的密度始終保持不變 ，不能說明可逆反應處于平衡狀態，選；B、甲醇的質量分數保持不變，說明甲醇的濃度不變，說明達到了平衡狀態，不選；C、CO的濃度保持不變，說明達到了平衡狀態，不選；D、正逆反應速率之比應等于其系數之比，應為v逆(H2)=2v正(CH3OH)，選;選AD。

（3）當H2和C0的起始組成比相同時，該反應是放熱反應，升高溫度，平衡逆向移動，CO的轉化率降低，則曲線Z對應的溫度是2700C。根據2H2(g)+CO(g)CH3OH(g)

起始濃度 0.75 0.5 0

變化濃度 0.5 0.25 0.25

平衡濃度 0.25 0.25 0.25

則H2的反應速率=0.5/5=0.1mol/(L·min)。

（4）①在甲醇燃料電池中，甲醇在負極失電子，而氧氣在正極得電子，所以該電池工作時，正極是a極，②甲醇在負極失電子生成CO2和水，該電池負極反應的離子方程式為CH3OH-6e-+H2O = CO2↑+6H+ 。