Question

（1）甲醇日趨成為重要的有機(jī)燃料，為開(kāi)發(fā)新能源，有關(guān)部門(mén)擬用甲醇（CH₃OH）替代汽油作為公交車(chē)的燃料．一定條件下由CO和H₂生產(chǎn)甲醇的化學(xué)方程式為CO+2H₂?CH₃OH．該反應(yīng)合成1mol CH₃OH吸收熱量131.9kJ，又知2H₂（g）+CO（g）+

3

2

O₂（g）?CO₂（g）+2H₂O（g）△H=-594.1kJ/mol．
請(qǐng)寫(xiě)出液態(tài)甲醇燃燒生成二氧化碳和水蒸氣的熱化學(xué)方程式：

 

．
（2）在一容積可變的密閉容器中，充有10mol CO和20mol H₂，用于合成甲醇．CO的平衡轉(zhuǎn)化率（α）與溫度（T）、壓強(qiáng)（P）的關(guān)系如圖所示：

①A、B、C三點(diǎn)的平衡常數(shù)K_A、K_B、K_C的大小關(guān)系為

 

．
②若將達(dá)到平衡狀態(tài)B時(shí)生成的甲醇用于構(gòu)成甲醇一氧氣燃料電池，電解質(zhì)溶液為KOH濃溶液，則該電池工作時(shí)負(fù)極的電極反應(yīng)式為

 

，理論上通過(guò)外電路的電子最多為

 

mol．
（3）以CO₂為原料也可以合成甲醇，其反應(yīng)原理為：CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃OH（g）+H₂O（g）
在1L的密閉容器中，充入1mol CO₂和3mol H₂在500℃下發(fā)生反應(yīng)，測(cè)得CO₂（g）和CH₃OH（g）的濃度隨時(shí)問(wèn)變化如圖所示：

則下列說(shuō)法正確的是

 

（填字母）；
A．3min時(shí)反應(yīng)達(dá)到平衡
B．0～10min時(shí)用H₂表示的反應(yīng)速率為0.225mol^-1?min^-1
C．CO₂的平衡轉(zhuǎn)化率為25%
D．該溫度時(shí)化學(xué)平衡常數(shù)為

16

3

（mol?L^-1）^-2．

Answer 1

考點(diǎn)：用蓋斯定律進(jìn)行有關(guān)反應(yīng)熱的計(jì)算,物質(zhì)的量或濃度隨時(shí)間的變化曲線(xiàn),化學(xué)平衡的計(jì)算

專(zhuān)題：化學(xué)反應(yīng)中的能量變化,化學(xué)平衡專(zhuān)題

分析：（1）根據(jù)蓋斯定律書(shū)寫(xiě)其熱化學(xué)反應(yīng)方程式；
（2）①對(duì)于一個(gè)給定的化學(xué)反應(yīng)，化學(xué)平衡常數(shù)的影響因素只有溫度；
②依據(jù)原電池原理，原電池中負(fù)極是燃料失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，生成的二氧化碳在堿溶液中生成碳酸鹽；由圖示可知，在平衡狀態(tài)B時(shí)，CO轉(zhuǎn)化率為0.8，可知生成甲醇的物質(zhì)的量為8mol，根據(jù)電極反應(yīng)式計(jì)算外電路通過(guò)電子；
（3）①A．反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)各物質(zhì)的濃度不再發(fā)生變化；
B．根據(jù)v=

△c

△t

計(jì)算；
C．CO₂的平衡轉(zhuǎn)化率=

參加反應(yīng)的二氧化碳濃度

二氧化碳的初始濃度

；
D．該溫度時(shí)化學(xué)平衡常數(shù)K=生成物濃度冪之積與反應(yīng)物濃度冪之積的比．

解答： 解：（1）根據(jù)液態(tài)甲醇燃燒生成二氧化碳和水蒸氣，化學(xué)方程式為：2CH₃OH（l）+3O₂（g）═2CO₂（g）+4H₂O（g），
根據(jù)蓋斯定律得：①CO+2H₂=CH₃OH△H₁=+131.9kJ?mol^-1
②2H₂（g）+CO（g）+

3

2

O₂（g）=CO₂（g）+2H₂O（g）△H₂=-594.1kJ?mol^-1
③2CH₃OH（l）+3O₂（g）═2CO₂（g）+4H₂O（g）△H₃
③=2×（②-①），△H₃=2×（△H₂-△H₁）=-1452kJ?mol^-1 
故答案為：2CH₃OH（l）+3O₂（g）═2CO₂（g）+4H₂O（g）△H=-1452kJ?mol^-1； 
（2）①化學(xué)平衡常數(shù)只受溫度的影響，該反應(yīng)放熱，溫度越高平衡逆向移動(dòng)，K值減�。�
故答案為：K_a=K_b＞K_C；
②CH₃OH 即可以做燃料，還可以與氧氣組成堿性燃料電池，電解質(zhì)溶液是KOH溶液．則該燃料電池放電時(shí)是原電池，負(fù)極上是甲醇失電子發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成碳酸鹽，反應(yīng)的電極反應(yīng)式為：CH₃OH-6e^-+8OH^-=CO₃^2-+6H₂O；由圖示可知，在平衡狀態(tài)B時(shí)，CO轉(zhuǎn)化率為0.8，可知生成甲醇的物質(zhì)的量為8mol，根據(jù)電極反應(yīng)式可知失去電子數(shù)為：8mol×6=48mol；
故答案為：CH₃OH-6e^-+8OH^-=CO₃^2-+6H₂O；48；
（3）①A．3min后各物質(zhì)的濃度還發(fā)生變化，所以3min時(shí)該反應(yīng)未達(dá)到平衡，故錯(cuò)誤；
B．0～10min時(shí)用H₂表示的反應(yīng)速率=

1-0.25

10

=0.225（mol?^-1?min^-1），故正確；
C．CO₂的平衡轉(zhuǎn)化率=

1-0.25

1

×100%=75%，故錯(cuò)誤；
D．平衡時(shí)c（CO₂）=0.25mol/L，c（CH₃OH）=c（H₂O）=0.75mol/L，c（H₂）=3c（CO₂）=0.75mol/L，該溫度時(shí)化學(xué)平衡常數(shù)=

0.75×0.75

0.25×0.753

（mol/L）²=

16

3

（mol/L）²，故正確；
故選BD．

點(diǎn)評(píng)：本題考查反熱化學(xué)反應(yīng)方程式、電極反應(yīng)式的書(shū)寫(xiě)和平衡的計(jì)算，難度中等，注意平衡常數(shù)和溫度有關(guān)，和濃度、壓強(qiáng)無(wú)關(guān)．