Question

【题目】“低碳循环”引起各国的高度重视，已知煤、甲烷等可以与水蒸气反应生成以CO和H2为主的合成气，合成气有广泛应用．试回答下列问题：
（1）高炉炼铁是CO气体的重要用途之一，其基本反应为： FeO（s）+CO（g）Fe（s）+CO2（g）△H＞0．
已知在1100°C时，该反应的化学平衡常数K=0.263．
①温度升高，平衡移动后达到新平衡，此时平衡常数值（填“增大”“减小”“不变”）；
②1100°C时测得高炉中，c（CO2）=0.025molL﹣1 ， c（CO）=0.1molL﹣1 ， 则在这种情况下，该反应这一时刻向进行（填“左”或“右”）．
（2）目前工业上也可用CO2来生产燃料甲醇，有关反应为：CO2（g）+3H2（g）CH3OH（g）+H2O（g），△H=﹣49.0KJmol﹣1 ， 某温度下，向体积为1L的密闭容器中，充入1molCO2和3molH2 ， 反应过程中测得CO2和CH3OH（g）的浓度随时间的变化如图所示．
①反应开始至平衡，氢气的平均反应速率v（H2）=mol（Lmin）﹣1 ， CO2的转化率为 ．
该温度下上述反应的平衡常数K= ．
②反应达到平衡后，下列能使 的值增大的措施是填符号
a．升高温度 b．再充入H2 c．再充入CO2 d．将H2O（g）从体系中分离 e．充入He（g）
③新型高效的甲醇CH3OH燃料电池采用Pt为电极材料，两个电极上分别通入CH3OH和O2 ， KOH溶液为电解质，是写出上述电池负极的电极反应式 ． 若电池工作一段时间后，消耗标准状况下的氧气11.2L，则该过程转移电子mol．

Answer 1

【答案】
（1）增大；右
（2）0.225；75%； ； bd； CH3OH﹣6e﹣+8OH﹣=CO32﹣+6H2O；2
【解析】解：（1）①反应吸热，升高温度平衡向正反应方向移动，则高炉内CO2和CO体积比值增大，平衡常数K值增大，

所以答案是：增大；

②1100℃时测得高炉中c（CO2）=0.025molL﹣1，c（CO）=0.1molL﹣1，在这种情况下，浓度商Qc= = =0.25＜0.263，所以此时反应未达到化学平衡，反应向着正向进行，正反应速率大于逆反应速率；

所以答案是：右； （2）①根据图示可知，10min达到平衡状态，甲醇浓度为0.75mol/L，由反应CO2（g）+3H2（g）CH3OH（g）+H2O（g）可知，消耗氢气的浓度为：0.75mol/L×3=2.25mol/L，氢气平均反应速率为： =0.225mol/（Lmin），

	CO2（g）+	3H2（g）	CH3OH（g）+	H2O（g）
c（初）	1	3	0	0
c（变）	0.75	2.25	0.75	0.75
c（平）	0.25	0.75	0.75	0.75

所以CO2的转化率为 =75%，K= = ，

所以答案是：0.225；75%； ；

②n（CH3OH）/n（CO2）增大，反应CO2（g）+3H2（g）CH3OH（g）+H2O（g）向着正向移动，

a．升高温度，该反应放热，升高温度，平衡向着逆向移动，n（CH3OH）/n（CO2）减小，故错误；

b．再充入H2，平衡向着正向移动，n（CH3OH）/n（CO2）增大，故正确；

c．再充入CO2，平衡向着正向移动，但是二氧化碳浓度增加的大于甲醇增大浓度，n（CH3OH）/n（CO2）减小，故错误；

d．将H2O（g）从体系中分离，平衡向着正向移动，n（CH3OH）/n（CO2）增大，故正确；

e．充入He（g），各组分浓度不变，平衡不移动，n（CH3OH）/n（CO2）不变，故错误；

所以答案是：bd；

③燃料电池负极上是燃料失电子的氧化反应，发生反应的电极反应式为：CH3OH﹣6e﹣+8OH﹣=CO32﹣+6H2O，氧气的物质的量为：0.5mol，而1mol氧气转移4mol电子，所以转移电子的物质的量为2mol，所以答案是：CH3OH﹣6e﹣+8OH﹣=CO32﹣+6H2O；2．