Question

9．近年來甲醇用途日益廣泛，越來越引起商家的關注，工業(yè)上甲醇的合成途徑多種多樣．現有實驗室中模擬甲醇合成反應，在2L密閉容器內，400℃時反應：CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）△H＜0，體系中n（CO）隨時間的變化如表：

時間（s）	0	1	2	3	5
n（CO）（mol）	0.020	0.011	0.008	0.007	0.007

（1）圖1中表示CH₃OH的變化的曲線是b．
（2）用H₂表示從0～2s內該反應的平均速率v（H₂）=0.006mol•L^-1•s^-1．
（3）能說明該反應已達到平衡狀態(tài)的是b c．
a．v（CH₃OH）=2v（H₂）             b．容器內壓強保持不變
c．2v_逆（CO）=v_正（H₂）               d．容器內密度保持不變
（4）已知常溫常壓下1g液態(tài)甲醇燃燒生成CO₂氣體和液態(tài)水放出22.68kJ的熱量，則該反應的熱化學方程式為：CH₃OH（l）+$\frac{3}{2}$O₂（g）═CO₂（g）+2H₂O（l）△H=-725.76kJ•mol^-1．
（5）CH₃OH與O₂的反應可將化學能轉化為電能，其工作原理如圖2所示，圖中CH₃OH從A（填A或B）通入，b極的電極反應式是O₂+4e^-+2H₂O=4OH^-．

Answer 1

分析 （1）CH₃OH是產物，隨反應進行濃度增大，平衡時物質的量為CO物質的量的變化量△n（CO）；
（2）根據v=$\frac{△c}{△t}$計算v（CO），再利用速率之比等于化學計量數之比計算v（H₂）；
（3）當反應達到平衡狀態(tài)時，正逆反應速率相等，各物質的濃度不再改變，由此衍生的一些物理量也不變；
（4）在25℃、101kPa下，1g甲醇（CH₃OH）燃燒生成CO₂和液態(tài)水時放熱22.68kJ，則可以求出1mol甲醇完全燃燒生成二氧化碳和液態(tài)水放出的熱量，再寫出熱化學方程式；
（5）CH₃OH與O₂的反應可將化學能轉化為電能，形成的是原電池反應，甲醇在負極失電子發(fā)生氧化反應，正極是氧氣得到電子發(fā)生還原反應．

解答 解：（1）CH₃OH是產物，隨反應進行物質的量增大，平衡時物質的量為CO物質的量的變化量△n（CO），圖表中CO的物質的量0-3s變化=0.02mol-0.007mol=0.013mol，所以圖象中只有b符合，
故答案為：b；    
（2）0～2s內CO物質的量變化=0.02mol-0.008mol=0.012mol，v（CO）=$\frac{\frac{0.012mol}{2L}}{2s}$=0.003mol/（L•s），v（H₂）=2v（CO）=0.006mol•L^-1•s^-1，
故答案為：0.006mol•L^-1•s^-1；   
（3）a．反應速率之比等于化學方程式計量數之比為正反應速率之比，2v（CH₃OH）=v（H₂），故a錯誤；
b．反應前后氣體物質的量變化，當容器內壓強保持不變說明反應大多平衡狀態(tài)，故b正確；
c．反應速率之比等于化學方程式計量數之比為正反應速率之比，2v_逆（CO）=v_正（H₂），說明CO正逆反應速率相同，反應大多平衡狀態(tài)，故c正確；
d、根據質量守恒定律知，混合物質量始終不變，容器的體積不變，則容器內混合氣體的密度始終不變，所以不能據此判斷是否達到平衡狀態(tài)，故d錯誤；
故答案為：bc；
（4）在25℃、101kPa下，1g甲醇（CH₃OH）燃燒生成CO₂和液態(tài)水時放熱22.68kJ，則1mol甲醇完全燃燒生成二氧化碳和液態(tài)水放熱=22.68kJ×32=725.76KJ，所以甲醇燃燒的熱化學方程式為：CH₃OH（l）+$\frac{3}{2}$O₂（g）═CO₂（g）+2H₂O（l）△H=-725.76 kJ•mol^-1；
故答案為：CH₃OH（l）+$\frac{3}{2}$O₂（g）═CO₂（g）+2H₂O（l）△H=-725.76kJ•mol^-1；
（5）電子由a流向b說明a為負極，b為正極，CH₃OH與O₂的反應可將化學能轉化為電能，甲醇失電子發(fā)生氧化反應，所以CH₃OH從A通，B通入氧氣，b電極發(fā)生的電極反應為氧氣得到電子生成氫氧根離子，電極反應為：O₂+4e^-+2H₂O=4OH^-，
故答案為：A； O₂+4e^-+2H₂O=4OH^-．

點評 本題考查了化學平衡狀態(tài)的判斷、化學反應速率的影響因素和計算、熱化學方程式書寫、原電池原理等知識點，題目難度中等，注意基礎知識的積累和理解．