Question

【题目】甲醇是一种新型的汽车动力燃料，工业上可通过CO和H2化合来制备甲醇：

（1）已知：①H2(g)＋1/2O2(g)H2O(l) ΔH1＝－285.8 kJ/mol；

②CO (g)＋1/2O2 (g)CO2 (g) ΔH2=－283kJ/mol

③CH3OH(g)＋3/2O2(g)CO2(g)＋2H2O(l) ΔH3＝－764.6 kJ/mol

则工业制备甲醇的可逆反应热化学方程式为_______________________________；

（2）恒温恒容条件下，下列描述中能说明上述反应已达平衡状态的是__________。

A．单位时间内生成n mol CO的同时生成2n mol H2 B．ν(H2)正＝2ν(CH3OH)逆

C．容器内气体的密度保持不变 D．容器中气体的压强保持不变

（3）某化学研究性学习小组模拟工业合成甲醇的反应，在容积固定为2L的密闭容器内充入1 molCO和 2 molH2，加入合适催化剂（体积可以忽略不计）后在250°C开始反应，CO物质的量随时间变化如下：

反应时间/min	0	5	10	15	20	25
n（CO）/mol	1.00	0.79	0.63	0.54	0.50	0.50

则从反应开始到20min时，以ν（H2）=________，该温度下平衡常数K＝_______。

（4）加入催化剂后在250 ℃开始反应，CO的平衡转化率与温度、压强的关系如图所示。

①M、N、Q三点的平衡常数KM、KN、KQ的大小关系为___________________________。

②由M点到N点改变的外界条件是_________。

A、降低温度 B、增大压强

C、改用更好的催化剂 D、通入更多的CO

（5）25℃时以稀硫酸为电解质溶液制成甲醇燃料电池，则负极的电极方程式为_________________________。

Answer 1

【答案】 CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)△H=-90 kJ/mol BD 0.025mol/(L·min) 4 (mol/L)-2 KM=KN>KQ B CH3OH－6e－＋H2OCO2↑＋6H＋

【解析】（1）反应①×2＋反应②－反应③，得到：CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)△H=-90 kJ/mol。

（2）单位时间内生成n mol CO的同时生成2n mol H2，说的都是逆反应，没有说明正反应的情况，所以选项A不能说明反应达平衡。ν(H2)正＝2ν(CH3OH)逆，说明了两个方向的速率，且速率比等于系数比，选项B能说明反应达平衡。根据质量守恒定律，总质量不变，总体积也不变，所以密度恒定不变，选项C不能说明反应达平衡。恒容下，容器中气体的压强保持不变，就是气体的物质的量不变，所以选项D能说明反应达平衡。

（3），所以 = 0.025mol/(L·min)。根据题目数据可计算如下：

CO(g) + 2H2(g) CH3OH(g)

起始： 1 2 0

反应： 0.5 1 0.5

平衡： 0.5 1 0.5

所以CO、H2和CH3OH的平衡浓度分别为：0.25mol/L、0.5mol/L和0.25mol/L，所以反应的平衡常数 (mol/L)-2。

（4）①由图得到M、N、Q三点的温度为：Q＞M＝N，因为反应放热，K值随温度上升而下降，所以M、N、Q三点的平衡常数KM、KN、KQ的大小关系为：KM=KN>KQ。

②题目中对该图的描述是：CO的平衡转化率与温度、压强的关系如图所示。图中横坐标是温度，表示温度对CO的平衡转化率的影响，所以两条曲线一定代表不同压强，以表示压强对于CO平衡转化率的影响。所以M到N必须变化压强，选项B正确。

（5）甲醇燃料电池的总反应为：CH3OH + 3/2O2 = CO2 + 2H2O，因为电解质为硫酸，所以正极反应为：O2 + 4H+ + 4e- = 2H2O，总反应减去正极反应（注意将正极反应扩大3/2倍），得到负极反应：CH3OH－6e－＋H2OCO2↑＋6H＋。