Question

【題目】甲醇是一種優(yōu)質(zhì)燃料，在工業(yè)上常用CO和H2合成甲醇，反應(yīng)方程式為CO (g)+H2(g)CH3OH(g)。已知：①CO(g)+1/2O2(g)=CO2(g) ΔH1=－283.0 kJ/mol；②H2(g)+1/2O2(g)=H2O(g) ΔH2=－241.8 kJ/mol；③CH3OH(g)+3/2O2(g)=CO2(g)+2H2O(g) ΔH3=－192.2 kJ/mol�；卮鹣铝袉�(wèn)題：

（1）計(jì)算CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)的反應(yīng)熱ΔH4=_________________。

（2）若在絕熱、恒容的密閉容器中充入1 mol CO、2 mol H2，發(fā)生反應(yīng)CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)，下列示意圖正確且能說(shuō)明在進(jìn)行到t1時(shí)刻為平衡狀態(tài)的是________（填選項(xiàng)字母）。

（3）T1℃時(shí)，在一個(gè)體積為5 L的恒容容器中充入1 mol CO、2 mol H2，經(jīng)過(guò)5 min達(dá)到平衡，CO的轉(zhuǎn)化率為0.8。T1℃時(shí)，在另一體積不變的密閉容器中也充入1 mol CO、2 mol H2，達(dá)到平衡時(shí)CO的轉(zhuǎn)化率為0.7，則該容器的體積______5 L（填“＞、＜或=”）；T1℃時(shí)，CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)的平衡常數(shù)K=____________。

（4）在T1℃時(shí)，在體積為5 L的恒容容器中充入一定量的H2和CO，反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)CH3OH的體積分?jǐn)?shù)與n(H2)/n(CO)的關(guān)系如圖所示。溫度不變，當(dāng)n(H2)/n(CO)=2.5時(shí)，達(dá)到平衡狀態(tài)，CH3OH的體積分?jǐn)?shù)可能是圖象中的________點(diǎn)。

（5）為了提高燃料的利用率可以將甲醇設(shè)計(jì)為燃料電池，寫(xiě)出KOH作電解質(zhì)溶液時(shí)，甲醇燃料電池的負(fù)極反應(yīng)式________________________________________________。

Answer 1

【答案】 －574.4 kJ/mol d ＞ 625 F CH3OH+8OH–-6e–＝CO32–+6H2O

【解析】(1)①CO(g)+ O2(g)═CO2(g)△H1=-283.0kJ/mol，②H2(g)+ O2(g)═H2O(g)△H2=-241.8kJ/mol，③CH3OH(g)+ O2(g)═CO2(g)+2H2O(g)△H3=-192.2kJ/mol；蓋斯定律計(jì)算①+②×2-③，得到CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)△H4=-574.4KJ/mol；
(2)a、圖1表示t1時(shí)刻如果達(dá)平衡，正反應(yīng)速率不變，而不是隨時(shí)間間改變而減小，故a錯(cuò)誤；b、充入1molCO、2molH2，生成生成物甲醇，放出熱量，反應(yīng)體系的溫度升高，K減小，而不是增大，故b錯(cuò)誤；c、一氧化碳與甲醇的物質(zhì)的量相等，而不是平衡狀態(tài)，故c錯(cuò)誤；d、隨著反應(yīng)的進(jìn)行，一氧化碳的質(zhì)量減小，一氧化碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)不變，說(shuō)明各物質(zhì)的質(zhì)量不變，反應(yīng)達(dá)平衡狀態(tài)，故d正確；
故選d，故答案為d；
(3)T1℃時(shí)，在一個(gè)體積為5L的恒容容器中充入1mol CO、2mol H2，經(jīng)過(guò)5min達(dá)到平衡，CO的轉(zhuǎn)化率為0.8，化學(xué)三行計(jì)算列式得到，
CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)
起始量(mol/L) 0.20.4 0
變化量(mol/L) 0.160.32 0.16
平衡量(mol/L)0.040.08 0.16
則5min內(nèi)用H2表示的反應(yīng)速率為v(H2)= =0.064mol/(Lmin)，
溫度不變，T1℃時(shí)，在另一體積不變的密閉容器中也充入1mol CO、2mol H2，達(dá)到平衡時(shí)CO的轉(zhuǎn)化率為0.7，轉(zhuǎn)化率減小說(shuō)明平衡左移，體積增大，T1℃時(shí)，CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)的平衡常數(shù)K==625；
(4)當(dāng)容器中各物質(zhì)的物質(zhì)的量之比等于化學(xué)方程式計(jì)量數(shù)之比時(shí)，達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)生成物的體積分?jǐn)?shù)最大，所以當(dāng)n(H2)/n(CO)小于2，平衡時(shí)甲醇的體積分?jǐn)?shù)逐漸增大，當(dāng)n(H2)/n(CO)大于2，平衡時(shí)甲醇體積分?jǐn)?shù)減小，所以C點(diǎn)對(duì)應(yīng)的甲醇的體積分?jǐn)?shù)最大，當(dāng)n(H2)/n(CO)=2.5時(shí)，平衡時(shí)甲醇體積分?jǐn)?shù)會(huì)降低，應(yīng)選F點(diǎn)；
(5)燃料原電池中，甲醇失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，所以通入燃料甲醇的電極為負(fù)極，電極反應(yīng)式為：CH3OH+8OH--6e-═CO32-+6H2O。