Question

（11分）工業(yè)上將煤氣化過程中生成的CO和H2在一定條件下反應制得甲醇，反應的方程式為：CO(g)+2H2(g) CH3OH(g)。請根據(jù)圖示回答下列問題：

（1）從反應開始到平衡，用H2濃度變化表示的平均反應速率v(H2) =____ ；平衡時CO的轉(zhuǎn)化率為____ 。

（2）該反應的平衡常數(shù)表達式為 ；若升高反應溫度，該反應的平衡常數(shù)將 （填“增大”、“減小”或“不變”）。

（3）若在一定溫度下，向一恒壓容器中充人1 mol CO、2mol H2和1 mol CH3OH，反應達到平衡時，測得混合氣體的密度是同溫同壓下起始混合氣體密度的0.8倍，則到達平衡狀態(tài)前該反應向____ （填“正”或“逆”）反應方向進行。

（4）根據(jù)圖二，甲醇分解的熱化學方程式為 。

（5）若以甲醇為原料制成燃料電池，在堿性介質(zhì)中負極的電極反應式為____ 。

Answer 1

（1）0.3 mol/(L?min) ，75% （2）c(CH3OH)/c(CO)·c2(H2)，減小 （3）逆 （4）CH3OH(g)CO(g)+2H2(g) ΔH=+91 KJ/mol (5)CH3OH+8OH- -6e-=CO32-+6H2O

【解析】

試題分析：（1）從反應開始到平衡，用CO濃度變化表示的平均反應速v(CO)=(2.00-0.50)mol/L÷10min=0.15mol/(L?min)；由于v(H2)=2V(CO)，所以v(H2)= 0.3 mol/(L?min)；平衡時CO的轉(zhuǎn)化率為(1.5mol/L÷2.00mol/L)×100%=75%，（2）該反應的平衡常數(shù)表達式為K=c(CH3OH)/c(CO)·c2(H2)，由于反應物的能量高于生成物，所以該反應是放熱反應。根據(jù)平衡移動原理，若升高反應溫度，平衡向吸熱的逆反應方向移動，該反應的平衡常數(shù)將減��；（3）由于反應前后氣體的質(zhì)量不變，若在一定溫度下，向一恒壓容器中充人1 mol CO、2mol H2和1 mol CH3OH，反應達到平衡時，測得混合氣體的密度是同溫同壓下起始混合氣體密度的0.8倍，密度減小，說明反應后氣體的體積增大，反應逆向進行，為使越強與原來相等就應該擴大容器的容積，故到達平衡狀態(tài)前該反應向逆反應方向進行。（4）根據(jù)圖二可知1mol的甲醇分解產(chǎn)生1mol的CO和2mol的H2，反應需要吸熱（510-419）KJ=91 KJ，所以甲醇分解的熱化學方程式為CH3OH(g)CO(g)+2H2(g) ΔH=+91 KJ/mol ；（5）若以甲醇為原料制成燃料電池，通入甲醇的電極為負極，在堿性介質(zhì)中負極的電極反應式為CH3OH+8OH- -6e-=CO32-+6H2O。

考點：考查化學反應速率的計算、物質(zhì)的平衡轉(zhuǎn)化率、反應進行的方向的判斷、熱化學方程式的書寫及原電池反應的電極式的書寫的知識。