Question

甲醇是一種可再生能源，具有開(kāi)發(fā)和應(yīng)用的廣闊前景，工業(yè)上一般可采用如下反應(yīng)來(lái)合成甲醇：
2H₂（g）+CO（g）═CH₃OH（g）
（1）下表所列數(shù)據(jù)是該反應(yīng)在不同溫度下的化學(xué)平衡常數(shù)（K）

溫度	250℃	300℃	350℃
K	2.041	0.270	0.012

①該反應(yīng)的平衡常數(shù)表達(dá)式K=

 

，△H

 

0（填“＞”、“＜”或“=”）．
②300℃時(shí)，將容器的容積壓縮到原來(lái)的

1

2

，在其他條件不變的情況下，對(duì)平衡體系產(chǎn)生的影響是

 

（填字母）．
A．c（H₂）減少                     B．正反應(yīng)速率加快，逆反應(yīng)速率減慢
C．CH₃OH 的物質(zhì)的量增加           D．重新平衡時(shí)c（H₂）/c（CH₃OH）減小
③其他條件相同時(shí)，在上述三個(gè)溫度下分別發(fā)生該反應(yīng)．300℃時(shí)，H₂的轉(zhuǎn)化率隨時(shí)間的變化如圖所示，請(qǐng)補(bǔ)充完成250℃、350℃時(shí)H₂的轉(zhuǎn)化率隨時(shí)間的變化示意圖．
（2）已知在常溫常壓下：
①2CH₃OH（l）+3O₂（g）=2CO₂（g）+4H₂O（g）△H=-a kJ?mol^-1
②2CO（g）+O₂（g）=2CO₂（g）△H=-b kJ?mol^-1
③H₂O（g）=H₂O（l）△H=-c kJ?mol^-1
則，CH₃OH（l）+O₂（g）=CO（g）+2H₂O（l）△H=

 

kJ?mol^-1．
（3）科研人員新近開(kāi)發(fā)出一種由甲醇和氧氣以強(qiáng)堿做電解質(zhì)溶液的新型手機(jī)電池，可使手機(jī)連續(xù)使用一個(gè)月才充一次電，該電池負(fù)極的電極反應(yīng)式為

 

．

Answer 1

考點(diǎn)：化學(xué)平衡常數(shù)的含義,用蓋斯定律進(jìn)行有關(guān)反應(yīng)熱的計(jì)算,化學(xué)電源新型電池,化學(xué)平衡的影響因素

專(zhuān)題：化學(xué)反應(yīng)中的能量變化,化學(xué)平衡專(zhuān)題,電化學(xué)專(zhuān)題

分析：（1）①△H由溫度對(duì)化學(xué)平衡移動(dòng)的影響來(lái)確定；
②壓縮體積，體系壓強(qiáng)增大，濃度增大，平衡常數(shù)不變；
③由溫度對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響和對(duì)化學(xué)平衡的影響來(lái)判斷；
（2）利用加減法求算反應(yīng)熱．
（3）負(fù)極反應(yīng)為甲醇失去電子生成碳酸根．

解答： 解：（1）①K=

c(CH3OH)

c(CO)?c2(H2)

由表中數(shù)據(jù)可知溫度升高，K值減小，說(shuō)明平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，逆反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，正反應(yīng)即為放熱反應(yīng)△H＜0，
故答案為：

c(CH3OH)

c(CO)?c2(H2)

；＜；
②在其他條件不變的情況下，將容器的容積壓縮到原來(lái)的

1

2

，體系壓強(qiáng)增大，各組分濃度增大，平衡常數(shù)不變；
A、將容器的容積壓縮到原來(lái)的

1

2

，各組分濃度均增大，故A錯(cuò)誤；
B、將容器的容積壓縮到原來(lái)的

1

2

，各組分濃度均增大，正逆反應(yīng)速率都增大，故B錯(cuò)誤；
C、將容器的容積壓縮到原來(lái)的

1

2

，體系壓強(qiáng)增大，化學(xué)平衡正向移動(dòng)，CH₃OH的物質(zhì)的量增加，故C正確；
D、將容器的容積壓縮到原來(lái)的

1

2

，體系壓強(qiáng)增大，化學(xué)平衡正向移動(dòng)，CH₃OH 的物質(zhì)的量增大，H₂的物質(zhì)的量減小，又處于同一容器V相同，所以c（H₂）/c（CH₃OH）
減小，故D正確；
故答案為：CD；
③由表中數(shù)據(jù)可知溫度降低，化學(xué)反應(yīng)速率減小，平衡正向移動(dòng)，H₂的轉(zhuǎn)化率增大；溫度升高，化學(xué)反應(yīng)速率增大，平衡逆向移動(dòng)，H₂的轉(zhuǎn)化率減小，
故答案為：；
（2）用加減法求算反應(yīng)熱可知①×

1

2

-②×

1

2

+③×2即得，所以△H=（-a kJ?mol^-1）×

1

2

-（-b kJ?mol^-1）×

1

2

+（-c kJ?mol^-1）×2=

1

2

（b-a-4c）kJ?mol^-1，
故答案為：

1

2

（b-a-4c）；
（3）電解質(zhì)溶液為堿性溶液，此燃料電池的總反應(yīng)式為：2CH₃OH+3O₂+4OH^-=2CO₃^2-+6H₂O，正極：O₂+4e^-+2H₂O=4OH^-，利用總反應(yīng)式減去正極反應(yīng)式可得CH₃OH+8OH^--6e^-=CO₃^2-+6H₂O 即為負(fù)極電極反應(yīng)式，
故答案為：CH₃OH+8OH^--6e^-=CO₃^2-+6H₂O．

點(diǎn)評(píng)：本題考點(diǎn)涉及平衡常數(shù)平衡移動(dòng)、反應(yīng)熱的計(jì)算、燃料電池的電極反應(yīng)式的書(shū)寫(xiě)等知識(shí)，整合性強(qiáng)，但試題難度不大，掌握好基本反應(yīng)原理和解題方法是解題之關(guān)鍵所在．