Question

10．甲醇的研究成為當(dāng)代社會(huì)的熱點(diǎn)．

Ⅰ．甲醇燃料電池（DNFC）被認(rèn)為是21世紀(jì)電動(dòng)汽車最佳候選動(dòng)力源．
（1）101kP  時(shí)，1mol CH₃OH完全燃燒生成穩(wěn)定的氧化物放出熱量726.51kJ/mol，則甲醇燃燒的熱化學(xué)方程式為CH₃OH（l）+$\frac{3}{2}$O₂（g）=CO₂（g）+2H₂O（l）△H=-726.51kJ/mol．
（2）甲醇質(zhì)子交換膜燃料電池中將甲醇蒸汽轉(zhuǎn)化為氫氣的兩種反應(yīng)原理是：
①CH₃OH（g）+H₂O（g）=CO₂（g）+3H₂（g）△H₁=+49.0kJ•mol^-1
②CH₃OH（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）=CO₂（g）+2H₂（g）△H₂
已知H₂（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）=H₂O（g）△H=-241.8kJ•mol^-1則反應(yīng)②的△H₂=-192.8kJ•mol^-1．
（3）甲醇燃料電池的結(jié)構(gòu)示意圖如圖1．負(fù)極發(fā)生的電極反應(yīng)為CH₃OH+H₂O-6e^-═6H⁺+CO₂．
Ⅱ．一定條件下，在體積為3L的密閉容器中反應(yīng)CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)．
（1）根據(jù)圖2，縱坐標(biāo)為CH₃OH的物質(zhì)的量，升高溫度，K值將減小（填“增大”、“減小”或“不變”）．
（2）500℃時(shí)，從反應(yīng)開始到達(dá)到化學(xué)平衡，以H₂的濃度變化表示的化學(xué)反應(yīng)速率是$\frac{2{n}_{B}}{3{t}_{B}}$（用n_B、t_B表示）．
（3）判斷該可逆反應(yīng)達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)的標(biāo)志是ac（填字母）．
a．CO、H₂、CH₃OH的濃度均不再變化         b．混合氣體的密度不再改變
c．混合氣體的平均相對分子質(zhì)量不再改變       d．v_生成（CH₃OH）=v_消耗（CO）
e．混合氣中n（CO）：n（H₂）：n（CH₃OH）=1：2：1
（4）300℃時(shí)，將容器的容積壓縮到原來的$\frac{1}{2}$，在其他條件不變的情況下，對平衡體系產(chǎn)生的影響是cd（填字母）．
a．c（H₂）減少                  
b．正反應(yīng)速率加快，逆反應(yīng)速率減慢
c．CH₃OH 的物質(zhì)的量增加          
d．重新平衡時(shí)$\frac{c（{H}_{2}）}{c（C{H}_{3}OH）}$減�。�

Answer 1

分析 Ⅰ、（1）1molCH₃OH完全燃燒生成穩(wěn)定的氧化物為氣態(tài)二氧化碳和液態(tài)水，放出熱量726.51kJ/mol，以此書寫熱化學(xué)方程式；
（2）由蓋斯定律可知，①CH₃OH（g）+H₂O（g）=CO₂（g）+3H₂（g）△H₁=+49.0kJ•mol^-1、③H₂（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）═H₂O（g）△H=-241.8kJ•mol^-1，①+③得到反應(yīng)②；
（3）甲醇燃料電池的負(fù)極上是燃料發(fā)生失電子的氧化反應(yīng)，根據(jù)電解質(zhì)環(huán)境確定電極反應(yīng)式；
Ⅱ、（1）根據(jù)升高溫度乙醇的物質(zhì)的量減小，平衡逆向移動(dòng)，判斷平衡常數(shù)的變化；
（2）根據(jù)化學(xué)反應(yīng)速率是υ（H₂）=2υ（CH₃OH）計(jì)算；
（3）達(dá)到平衡時(shí)，正逆反應(yīng)速率相等，混合氣體的平均相對分子質(zhì)量不再改變，CO、H₂、CH₃OH的濃度不再改變；
（4）將容器的容積壓縮到原來的$\frac{1}{2}$，壓強(qiáng)增大，反應(yīng)速率增大，平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，以此判斷．

解答 解：（1）1molCH₃OH完全燃燒生成穩(wěn)定的氧化物為氣態(tài)二氧化碳和液態(tài)水，放出熱量726.51kJ/mol，則燃燒的熱化學(xué)方程式為CH₃OH（l）+$\frac{3}{2}$O₂（g）=CO₂（g）+2H₂O（l）△H=-726.51kJ/mol，
故答案為：CH₃OH（l）+$\frac{3}{2}$O₂（g）=CO₂（g）+2H₂O（l）△H=-726.51kJ/mol；
（2）由蓋斯定律可知，①CH₃OH（g）+H₂O（g）=CO₂（g）+3H₂（g）△H₁=+49.0kJ•mol^-1、③H₂（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）═H₂O（g）△H=-241.8kJ•mol^-1，①+③得到反應(yīng)②，
則△H₂=+49.0kJ•mol^-1+（-241.8kJ•mol^-1）=-192.8kJ•mol^-1，故答案為：-192.8kJ•mol^-1；
（3）甲醇燃料電池的負(fù)極上是燃料發(fā)生失電子的氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)式為：CH₃OH+H₂O-6e^-═6H⁺+CO₂，故答案為：CH₃OH+H₂O-6e^-═6H⁺+CO₂；
Ⅱ、（1）由圖象可知升高溫度乙醇的物質(zhì)的量減少，平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，K減小，
故答案為：減��；
（2）υ（CH₃OH）=$\frac{nB}{nt×3L}$mol/（L．min），故υ（H₂）=2υ（CH₃OH）=$\frac{2{n}_{B}}{3{t}_{B}}$，故答案為：$\frac{2{n}_{B}}{3{t}_{B}}$；
（3）達(dá)到平衡時(shí)，正逆反應(yīng)速率相等，混合氣體的平均相對分子質(zhì)量不再改變，CO、H₂、CH₃OH的濃度不再改變，在體積不變時(shí)，氣體的密度不變，不能作為判斷是否達(dá)到平衡狀態(tài)的依據(jù)，
故答案為：ac；
（4）將容器的容積壓縮到原來的$\frac{1}{2}$，壓強(qiáng)增大，正逆反應(yīng)速率都增大，平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，CH₃OH的物質(zhì)的量增加，氫氣的物質(zhì)的量減少，但濃度增大，甲醇的物質(zhì)的量增多，故有c（H₂）/c（CH₃OH）減小，
故答案為：cd．

點(diǎn)評 本題考查化學(xué)平衡的影響因素和化學(xué)平衡的標(biāo)志等問題，題目難度中等，注意外界條件對化學(xué)平衡移動(dòng)的影響以及平衡狀態(tài)的判斷角度．