Question

【題目】I：運(yùn)用化學(xué)反應(yīng)原理知識(shí)研究如何利用CO、SO2等污染物有非常重要的意義。

(1)用CO可以合成甲醇。

已知: CH3OH(g)＋3/2 O2(g)＝CO2(g)＋2H2O(l) △H1

CO(g)＋1/2O2(g)＝CO2(g) △H2

H2(g)＋1/2O2(g)＝H2O(l) △H3

請(qǐng)寫出由CO和H2形成CH3OH的熱化學(xué)方程式___________________________________________

(2)—定壓強(qiáng)下,在容積為2L的密閉容器中充入1mol CO與2mol H2,在催化劑作用下發(fā)生反應(yīng):

CO(g) +2H2(g)CH3OH(g) △H,CO轉(zhuǎn)化率與溫度、壓強(qiáng)的關(guān)系如圖所示:

①下列說(shuō)法正確的是__________

A.若容器內(nèi)氣體密度恒定，反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)

B.若容器內(nèi)各氣體平均相對(duì)分子質(zhì)量恒定,反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)

C.若v(CO)=v(CH3OH)時(shí)，反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)

D.反應(yīng)中,催化劑使平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)

②該反應(yīng)的△H________0，p2_______________p1(填“大于”“小于”或“等于”)。

③100℃時(shí),該反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)K=__________.

II:甲醇是一種燃料，也可以作為燃料電池的原料

(3)甲醇直接燃燒會(huì)產(chǎn)生一定的污染，某實(shí)驗(yàn)小組依據(jù)甲醇燃燒的反應(yīng)原理，設(shè)計(jì)如圖所示的電池裝置，則電池正極的電極反應(yīng)式：______，該電池工作時(shí)，溶液中的OH-向______極移動(dòng)，該電池工作一段時(shí)間后，測(cè)得溶液的pH減小，則該電池總反應(yīng)的離子方程式為_______________________________________；

Answer 1

【答案】CO(g)+2H2(g)=CH3OH(g) △H=2△H3+△H2-△H1 B 小于 大于 4 O2+4e-+2H2O=4OH- b 2CH3OH+3O2+4OH-=2CO32-+6H2O

【解析】

(1)根據(jù)根據(jù)蓋斯定律進(jìn)行分析；

（2）①A.根據(jù) (混)=m(混)/V進(jìn)行分析；

B.根據(jù)=m（總）/n(總) 進(jìn)行分析；

C.根據(jù)v(CO)正 =v(CH3OH)逆或v(CO)逆 =v(CH3OH)正進(jìn)行分析；

D. 催化劑使用不能使平衡發(fā)生移動(dòng)；

②升高溫度，一氧化碳的轉(zhuǎn)化率減小，據(jù)此判定該反應(yīng)的△H；溫度不變時(shí)，增大壓強(qiáng)，平衡右移，一氧化碳轉(zhuǎn)化率增大，據(jù)此判定p2與p1大小；

③據(jù)圖像中一氧化碳轉(zhuǎn)化率，結(jié)合“三段式”進(jìn)行化學(xué)平衡常數(shù)K的計(jì)算；

(3) 甲醇燃料電池中，甲醇在負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，氧氣在正極發(fā)生還原反應(yīng)；原電池中溶液中的陰離子向負(fù)極移動(dòng)；根據(jù)原電池中正負(fù)極極反應(yīng)寫出電池總反應(yīng)的離子方程式。

(1)①CH3OH(g)＋3/2 O2(g)＝CO2(g)＋2H2O(l)△H1；②CO(g)＋1/2O2(g)＝CO2(g)△H2；③H2(g)＋1/2O2(g)＝H2O(l)△H3；根據(jù)蓋斯定律可知：2×③+②-①可得：CO(g)+2H2(g)=CH3OH(g)△H=2△H3+△H2-△H1；綜上所述，本題答案是：CO(g)+2H2(g)=CH3OH(g) △H=2△H3+△H2-△H1。

(2)①A.反應(yīng)前后混合氣體的質(zhì)量不變，容器的體積不變，混合氣體的密度恒為定值，不能判定反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，錯(cuò)誤；

B. 反應(yīng)前后混合氣體的質(zhì)量不變，反應(yīng)后混合氣體的總量減小，容器內(nèi)氣體平均相對(duì)分子質(zhì)量恒定, 反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，正確；

C.沒(méi)有指明正逆反應(yīng)速率的方向，不能判斷反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，錯(cuò)誤；

D. 催化劑的使用不能使平衡發(fā)生移動(dòng)，錯(cuò)誤；

綜上所述，本題選B。

②升高溫度，一氧化碳的轉(zhuǎn)化率減小，該反應(yīng)的△H小于0；溫度不變時(shí)，增大壓強(qiáng)，平衡右移，一氧化碳轉(zhuǎn)化率增大，因此p2大于p1；綜上所述，本題答案是：小于；大于。

③100℃時(shí)， 一氧化碳轉(zhuǎn)化率為0.5，平衡時(shí)n(CO)=1-0.5×1=0.5mol，c(CO)=0.25mol/L，n(H2)=2-0.5×2=1 mol，c(H2)=0.5mol/L，n(CH3OH )= 0.5mol，c(CH3OH )=0.25 mol/L，因此該反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)K= c(CH3OH )/c2(H2)c(CO)= 0.25/0.52×0.25=4；綜上所述，本題答案是：4。

II: (3) 甲醇燃料電池中，甲醇在負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，氧氣在正極發(fā)生還原反應(yīng)，正極的電極反應(yīng)式：O2+4e-+2H2O=4OH-；原電池中溶液中的OH-向負(fù)極（b）移動(dòng)；該原電池中：負(fù)極極反應(yīng)為：CH4O-6e﹣+8OH-=CO32-+6H2O ,正極的電極反應(yīng)式：O2+4e-+2H2O=4OH-；根據(jù)轉(zhuǎn)移電子數(shù)相等可知，則該電池總反應(yīng)的離子方程式為2CH3OH+3O2+4OH-=2CO32-+6H2O；綜上所述，本題答案是：O2+4e-+2H2O=4OH- ； b ； 2CH3OH+3O2+4OH-=2CO32-+6 H2O。