Question

碳素利用是环保科学家研究的热点课题。

I．某研究小组现将三组CO(g)与H2O(g)的混合气体分别通入体积为2L的恒容密闭容器中，一定条件下发生反应：CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)  △H＜0，得到如下数据：

实验组	温度/℃	起始量（mol）	平衡量（mol）	达到平衡所 需要时间/min
CO（g）	H2O(g)	CO2(g)	H2(g)
I	800	2	2	x	1	5
II	900	1	2	0.5	0.5	T1
III	900	2	2	a	a	T2

（1）实验I中，前5min的反应速率υ(CO2)＝               。

（2）下列能判断在800℃实验条件下CO(g)与H2O(g)反应一定达到平衡状态的是           。

A．容器内压强不再变化     B．n2(H2)= n(H2O)·n(CO)

C．混合气体密度不变       D．υ正(CO) ＝υ逆（CO2）

（3）实验II和III中CO的平衡转化率：αII(CO)    αIII(CO) (填：＞、＜或＝，下同) ，T1      T2，a=          （填精确数值）。

（4）若实验Ⅲ的容器改为在绝热的密闭容器中进行，实验测得H2O(g)的转化率随时间变化的示意图如下图所示， b点υ正     υ逆（填“＜”、“＝”或“＞”），t3～t4时刻，H2O(g)的转化率H2O%降低的原因是                  。

（5）CO和H2在一定条件下合成甲醇。

甲醇/空气碱性燃料电池中，

消耗32g甲醇，电池中有转移4.5 mol电子。

负极的电极反应式为                  。

该电池中电流效率为               。

（电流效率η＝×100%）

Answer 1

【答案】

（1）0.1mol•L1•min1（1分）

（2）BD（2分）

（3）＞（2分）；﹤（1分）； -1（2分）

（4）＞（2分）该反应达到平衡后，因反应为放热反应且反应容器为绝热容器，故容器内温度升高，反应逆向进行（3分）

（5）CH3OH－6e＋8OH＝CO32＋11H2O（2分）75%（2分）

【解析】

（2）恒温、恒容条件下，气体的总物质的量始终不变，压强始终不变，A项错误。该条件下平衡常数为1，B项正确；恒容条件下，反应物和产物都是气体，密度始终不变，C项错误。CO、CO2的正反应速率相等，转化成CO2的正、逆反应速率相等，D项正确。

（3）相同温度下，增加CO浓度，CO的转化率降低。根据相同温度下平衡常数不变可计算。

（4）b点未达到平衡，正反应速率减小，逆反应速率增大至相等，即正反应速率大于逆反应速率。

（5）甲醇在负极上发生氧化生成碳酸盐，电极反应式为CH3OH－6e＋8OH＝CO32＋11H2O

n(CH3OH)＝1mol，n(e)＝6 mol，η＝×100%=75%