Question

6．甲醇是重要的化工原料，又可作為燃料．工業(yè)上可利用CO或CO₂來(lái)生產(chǎn)燃料甲醇．已知甲醇制備的有關(guān)化學(xué)反應(yīng)以及在不同溫度下的化學(xué)反應(yīng)平衡常數(shù)如下所示．

化學(xué)反應(yīng)	平衡 常數(shù)	溫度/℃
		500	700	800
①2H2（g）+CO（g）?CH3OH（g）	K1	2.5	0.34	0.15
②H2（g）+CO2（g）?H2O（g）+CO（g）	K2	1.0	1.70	2.52
③3H2（g）+CO2（g）?CH3OH（g）+H2O（g）	K3

請(qǐng)回答下列問(wèn)題：
（1）反應(yīng)②是吸熱（填“吸熱”或“放熱”）反應(yīng)．
（2）據(jù)反應(yīng)①與②可推導(dǎo)出K₁、K₂與K₃之間的關(guān)系，則K₃=K₁•K₂（用K₁、K₂表示）．
（3）500℃時(shí)測(cè)得反應(yīng)③在某時(shí)刻，H₂（g）、CO₂（g）、CH₃OH（g）、H₂O（g）的濃度（mol•L^-1）分別為0.8、0.1、0.3、0.15，則此時(shí)v_正＞v_逆（填“＞”、“=”或“＜”）．
（4）反應(yīng)①按照相同的物質(zhì)的量投料，測(cè)得CO在不同溫度下的平衡轉(zhuǎn)化率與壓強(qiáng)的關(guān)系如圖1所示．
下列說(shuō)法正確的是C（填序號(hào)）．
A．溫度：T₁＞T₂＞T₃
B．正反應(yīng)速率：v（a）＞v（c），v（b）＞v（d）
C．平衡常數(shù)：K（a）＞K（c），K（b）=K（d）
（5）新型高效的甲醇燃料電池采用鉑為電極材料，兩電極上分別通入CH₃OH和O₂．
某研究小組將兩個(gè)甲醇燃料電池串聯(lián)后作為電源，進(jìn)行飽和氯化鈉溶液電解實(shí)驗(yàn)，如圖2所示．回答下列問(wèn)題：

乙燃料電池的負(fù)極反應(yīng)式為2CH₃OH-12e^-+16OH^-=2CO₃^2-+12H₂O．

Answer 1

分析 （1）反應(yīng)②CO₂（g）+H₂（g）?CO（g）+H₂O（g）的平衡常數(shù)隨溫度升高增大，說(shuō)明平衡正向進(jìn)行，升高溫度平衡向吸熱方向移動(dòng)；
（2）平衡常數(shù)是利用生成物平衡濃度冪次方乘積除以反應(yīng)物平衡濃度冪次方乘積，結(jié)合反應(yīng)①+②得到反應(yīng)③，平衡常數(shù)K₃等于反應(yīng)①②平衡常數(shù)的積；
（3）500℃時(shí)，測(cè)得反應(yīng)③在某時(shí)刻，CO₂（g）、H₂（g）、CH₃OH（g）、H₂O（g）的濃度分別為0.1mol•L^-1、0.8mol•L^-1、0.3mol•L^-1、0.15mol•L^-1，Q=$\frac{0.3×0.15}{0.83×0.1}$=0.88，根據(jù)濃度商與化學(xué)平衡常數(shù)相對(duì)大小確定反應(yīng)方向，從而確定正逆反應(yīng)速率相對(duì)大��；
（4）A．根據(jù)反應(yīng)①中溫度與K的關(guān)系，可推斷該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，升溫，平衡左移，CO的轉(zhuǎn)化率減�。�
B．溫度越高，化學(xué)反應(yīng)速率越大，壓強(qiáng)越大化學(xué)反應(yīng)速率越大；
C．溫度越高，平衡常數(shù)越小，壓強(qiáng)對(duì)平衡常數(shù)無(wú)影響；
（5）甲醇燃料堿性電池中，負(fù)極上甲醇失電子和氫氧根離子反應(yīng)生成碳酸根離子和水．

解答 解：（1）反應(yīng)②CO₂（g）+H₂（g）?CO（g）+H₂O（g）的平衡常數(shù)隨溫度升高增大，說(shuō)明平衡正向進(jìn)行，正反應(yīng)是吸熱反應(yīng)；
故答案為：吸熱；
（2）平衡常數(shù)是利用生成物平衡濃度冪次方乘積除以反應(yīng)物平衡濃度冪次方乘積，結(jié)合反應(yīng)①+②得到反應(yīng)③，可得平衡常數(shù)K₃=K₁•K₂；
故答案為：K₁•K₂；
（3）500℃時(shí)，測(cè)得反應(yīng)③在某時(shí)刻，CO₂（g）、H₂（g）、CH₃OH（g）、H₂O（g）的濃度分別為0.1mol•L^-1、0.8mol•L^-1、0.3mol•L^-1、0.15mol•L^-1，Q=$\frac{0.3×0.15}{0.83×0.1}$=0.88＜K=2.5，則此時(shí)v正＞v逆；
故答案為：＞；
（4）A．根據(jù)反應(yīng)①中溫度與K的關(guān)系，可推斷該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，升溫，平衡左移，CO的轉(zhuǎn)化率減小，所以T₃＞T₂＞T₁，A錯(cuò)誤；
B．T₃＞T₂＞T₁，溫度越高化學(xué)反應(yīng)速率越大、壓強(qiáng)越大化學(xué)反應(yīng)速率越大，則反應(yīng)速率v（c）＞v（a），v（b）＞v（d），B錯(cuò)誤；
C．溫度越高，平衡常數(shù)越小，壓強(qiáng)對(duì)平衡常數(shù)無(wú)影響，所以K（a）＞K（c），K（b）=K（d），C正確；
故選C；
（5）甲醇燃料堿性電池中，負(fù)極上甲醇失電子和氫氧根離子反應(yīng)生成碳酸根離子和水，電極反應(yīng)式為2CH₃OH-12e^-+16OH^-=2CO₃^2-+12H₂O，
故答案為：2CH₃OH-12e^-+16OH^-=2CO₃^2-+12H₂O．

點(diǎn)評(píng) 本題考查化學(xué)平衡計(jì)算、外界條件對(duì)化學(xué)平衡移動(dòng)影響、原電池原理等知識(shí)點(diǎn)，側(cè)重考查學(xué)生圖象分析判斷及計(jì)算能力，會(huì)根據(jù)濃度商與化學(xué)平衡常數(shù)相對(duì)大小確定反應(yīng)方向，難點(diǎn)是電極反應(yīng)式的書寫，題目難度中等．