Question

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(yīng)制得甲醇，反應(yīng)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(yīng)開始到平衡，用H₂濃度變化表示的平均反應(yīng)速率v（H₂）=

 

；平衡時CO的轉(zhuǎn)化率為

 

．
（2）該反應(yīng)的平衡常數(shù)表達(dá)式為

 

；若升高反應(yīng)溫度，該反應(yīng)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1mol CO、2mol H₂和1mol CH₃OH，反應(yīng)達(dá)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(dá)平衡狀態(tài)前該反應(yīng)向

 

（填“正”或“逆”）反應(yīng)方向進(jìn)行．
（4）根據(jù)圖二，甲醇分解的熱化學(xué)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(fù)極的電極反應(yīng)式為

 

．

Answer 1

考點(diǎn)：化學(xué)平衡的計(jì)算,熱化學(xué)方程式,原電池和電解池的工作原理

專題：

分析：（1）根據(jù)圖一反應(yīng)中CO濃度的變化，結(jié)合速率公式計(jì)算CO的速率，速率之比等于對應(yīng)物質(zhì)的計(jì)量數(shù)之比；平衡時CO的轉(zhuǎn)化率=

轉(zhuǎn)化量

開始量

×100%；
（2）根據(jù)反應(yīng)方程式結(jié)合平衡常數(shù)的含義書寫；根據(jù)溫度對平衡的影響分析K的變化；
（3）同溫同壓下，混合氣體的密度與摩爾質(zhì)量成正比，如果平衡不移動，密度應(yīng)相等，據(jù)此分析；
（4）根據(jù)反應(yīng)物與生成物的總能量來分析吸熱還是放熱，并書寫熱化學(xué)反應(yīng)方程式；
（5）燃料電池中燃料在負(fù)極失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，堿溶液中生成碳酸根；

解答： 解：（1）由圖一可知，反應(yīng)中CO濃度的變化為：2.00-0.5=1.5mol?L^-1，則v（CO）=

△c

△t

=

1.5mol?L -1

10min

=0.15mol/（L?min），所以v（H₂）=2v（CO）=2×0.15mol/（L?min）=0.3mol?L^-1?min^-1，平衡時CO的轉(zhuǎn)化率=

轉(zhuǎn)化量

開始量

×100%=

2.00-0.50

2.00

×100%=75%；故答案為：0.3mol?L^-1?min^-1；75%；
（2）已知CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）；則K=

c(CH 3OH)

c(CO)?c 2(H 2)

；已知該反應(yīng)的正方向?yàn)榉艧岱磻?yīng)，升高溫度平衡逆移，所以K減�。�
故答案為：K=

c(CH 3OH)

c(CO)?c 2(H 2)

；減小；
（3）同溫同壓下，混合氣體的密度與摩爾質(zhì)量成正比，如果平衡不移動，密度應(yīng)相等，現(xiàn)在密度是原來的0.8倍，所以平衡向氣體計(jì)量數(shù)增大的方向移動，即逆反應(yīng)方向移動，故答案為：逆；
（4）由圖二，反應(yīng)物的總能量大于生成物的總能量，則該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，放出的熱量為510kJ-419kJ=91kJ，熱化學(xué)方程式為CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）△H=-91 kJ/mol，所以甲醇分解的熱化學(xué)方程式為CH₃OH（g）?CO（g）+2H₂（g）△H=+91 kJ/mol；
故答案為：CH₃OH（g）?CO（g）+2H₂（g）△H=+91 kJ/mol；
（5）甲醇-空氣燃料電池中燃料在負(fù)極失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，在堿溶液中生成碳酸鹽，C的化合價由-2價變?yōu)?4價，每摩C轉(zhuǎn)移6摩電子，依據(jù)電荷守恒和原子守恒，電極反應(yīng)式為：CH₃OH+8OH^--6e^-=CO₃^2-+6H₂O，故答案為：CH₃OH+8OH^--6e^-=CO₃^2-+6H₂O；

點(diǎn)評：本題為綜合性習(xí)題，考查影響化學(xué)平衡的因素、熱化學(xué)反應(yīng)、化學(xué)平衡常數(shù)、反應(yīng)速率的計(jì)算，圖象的分析和利用等知識點(diǎn)，注重對高考熱點(diǎn)知識的考查，是較好的習(xí)題．