Question

19．（1）已知：3H₂（g）+3CO（g）═CH₃OCH₃（g）+CO₂（g），△H=-247kJ/mol．一定條件下的密閉容器中，該總反應達到平衡，要提高CO的轉化率，可以采取的措施是AE．
a．低溫高壓         b．加入催化劑       c．體積不變充入氦氣
d．增加CO的濃度    e．分離出二甲醚
（2）已知反應2CH₃OH（g）═CH₃OCH₃（g）+H₂O（g），在某溫度下，在1L密閉容器中加入CH₃OH，反應到10分鐘時達到平衡，此時測得各組分的濃度如下：

物質	CH3OH	CH3OCH3	H2O
濃度/（mol•L-1）	0.01	0.2	0.2

①該反應的平衡常數表達式K=$\frac{c（C{H}_{3}OC{H}_{3}）c（{H}_{2}O）}{{c}^{2}（C{H}_{3}OH）}$，該溫度的平衡常數為400．
②若加入CH₃OH后，經10min反應達到平衡，該時間內反應速率v（CH₃OH）=0.04 mol•L^-1•min^-1．若平衡后，再向容器中再加入0.01mol CH₃OH和0.2mol CH₃OCH₃，此時正、逆反應速率的大小：v_正＞ v_逆 （填“＞”、“＜”或“=”）．
（3）甲醇日趨成為重要的有機燃料，通常利用CO和H₂合成甲醇，其反應的化學方程式為CO（g）+2H₂（g）═CH₃OH（g）．今在一容積可變的密閉容器中，充有10mol CO和20mol H₂，用于合成甲醇．CO的平衡轉化率（α）與溫度（T）、壓強（P）的關系如圖所示：
①上述合成甲醇的反應為放熱反應（填“放熱”或“吸熱”）．
②A、B、C三點的平衡常數K_A、K_B、K_C的大小關系為K_A=K_B＞K_C．
③若將達到平衡狀態A時生成的甲醇用于構成甲醇一氧氣燃料電池，電解質溶液為KOH濃溶液，則該電池工作時正極的電極反應式為O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-．

Answer 1

分析 （1）要提高CO的轉化率，應使平衡向正反應分析移動；
（2）2CH₃OH（g）═CH₃OCH₃（g）+H₂O（g）
①K等于生成物濃度冪之積與反應物濃度冪之積的比，結合平衡濃度計算；
②計算二甲醚的反應速率，結合反應速率之比等于化學計量數之比計算v（CH₃OH），依據濃度商和平衡常數比較判斷反應進行的方向；
（3）①化學平衡圖象分析方法，平衡圖象題主要注意三點一趨勢，三點是：圖象的起點、拐點、終點，一趨勢是看曲線的變化趨勢．當然要看好橫、縱坐標的向量．
②對于一個給定的化學反應，化學平衡常數的影響因素只有溫度；
③燃料電池的正極電極反應式書寫，只有兩種寫法：
酸性：O₂+4e^-+4H⁺=2H₂O
堿性：O₂+4e^-+2H₂O=4OH^-

解答 解：（1）A．正反應放熱，則降低溫度可使平衡向正方向移動，增大壓強平衡向正方向移動，CO的轉化率增大，故A正確；
B．加入催化劑平衡不移動，故B錯誤；
C．體積不變充入N₂，平衡不移動，故C錯誤；
D．增加CO濃度，CO的轉化率降低，故D錯誤；
E．分離出二甲醚，可使平衡向正方向移動，CO的轉化率增大故E正確，
故答案為：AE；
（2）①由表格中的數據及K的定義可知，2CH₃OH（g）═CH₃OCH₃（g）+H₂O（g）
反應的平衡常數K=$\frac{c（C{H}_{3}OC{H}_{3}）c（{H}_{2}O）}{{c}^{2}（C{H}_{3}OH）}$=$\frac{0.2×0.2}{0.0{1}^{2}}$=400，
故答案為：$\frac{c（C{H}_{3}OC{H}_{3}）c（{H}_{2}O）}{{c}^{2}（C{H}_{3}OH）}$，400；
②由表格中的數據可知，v（CH₃OCH₃）=$\frac{0.2mol/L}{10min}$=0.02 mol•L^-1•min^-1，又反應速率之比等于化學計量數之比，
v（CH₃OH）=2×0.02 mol•L^-1•min^-1=0.04 mol•L^-1•min^-1；
若平衡后，再向容器中再加入0.01mol CH₃OH和0.2mol CH₃OCH₃，c（CH₃OH）=0.02mol/L，c（CH₃OCH₃）=0.4mol/L c（H₂）=0.2mol/L
Q=$\frac{0.2×0.4}{0.0{2}^{2}}$=200＜K，說明平衡正向進行，v_正＞v_逆；
故答案為：0.04 mol•L^-1•min^-1；＞；
（3）①從圖上可見，在P₂時，隨溫度的升高CO的轉化率越來越低，可見，升溫時平衡向逆向移動，據勒夏特列原理，正反應放熱．
故答案為：放熱
②化學平衡常數只受溫度的影響，該反應放熱，溫度越高平衡逆向移動，K值減小．
故答案為：K_A=K_B＞K_C；
③燃料電池的正極，是氧氣反應，在堿性條件下有水參與生成氫氧根．O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-，
故答案為：O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-．

點評 本題考查較綜合，主要是平衡常數、化學平衡圖象及平衡移動影響因素、原電池電極反應書寫等，側重分析能力、計算能力及知識遷移應用能力的考查，綜合性較強，題目難度中等．