Question

工业上一般在恒容密闭容器中可以采用下列反应合成甲醇：
CO(g) +2H₂(g) CH₃OH(g)        ΔH
（1）判断反应达到平衡状态的依据是        （填序号）。
a． 生成CH₃OH的速率与消耗CO的速率相等
b． 混合气体的密度不变     
c． 混合气体的总物质的量不变
d． CH₃OH、CO、H₂的浓度都不再发生变化
（2）CO在不同温度下的平衡转化率与压强的关系如图1。

①该反应△H___0（填“＞”或“＜”）。
②实际生产条件控制在250℃、1.3ⅹ10⁴ kPa左右，选择此压强的理由是_______。
（3）右图2表示在温度分别为T₁、T₂时，平衡体系中H₂的体积分数随压强变化曲线，A、C两点的反应速率A____C（填“＞”、“＝”或“＜”，下同），A、C两点的化学平衡常数A_____C，由状态B到状态A，可采用______的方法（填“升温”或“降温”）。

（4）一定条件下，0.5mol甲醇蒸气完全燃烧生成二氧化碳气体和液态水，放出Q KJ的热量。写出该反应的热化学方程式                                   。
（5）图3是甲醇燃料电池（电解质溶液为KOH溶液）结构示意图，写出 a处电极上发生的电极反应式                                     。

Answer 1

（1）c d （2分）  
（2）① ＜（2分） ②在1.3×10⁴Kpa下，CO转化率已较高，再增大压强CO转化率提高不大，而生产成本增加，故得不偿失。（2分）
（3）＜，=，升温（共6分，各2分）
（4）2CH₃OH(g)+3O₂(g)=2CO₂(g)+4H₂O(l) △H="-4Q" kJ/mol（3分）
（5）CH₃OH-6e^-+8OH^- =CO₃^2-+6H₂O（3分）

试题分析：（1）a、生成CH₃OH的速率与消耗CO的速率都是正反应速率，不能作判断平衡的依据；b、因为气体质量守恒，容器恒容，密度为定值，故密度不变不能作为判断平衡的依据；c、反应前后气体的系数不等，所以混合气体的总物质的量不变说明反应达到平衡；d、反应物或生成物浓度不变，可说明反应达到平衡。
（2）①、温度升高，CO的转化率减小，说明正反应为放热反应，则?H<0。
②、根据图示可知在1.3×10⁴Kpa下，CO转化率已较高，再增大压强CO转化率提高不大，增大压强，需要增强动力设备和反应装置的抗压能力，生产成本增加，得不偿失。
（3）A、C点温度相同，C点压强大，则反应速率快；温度不变，平衡常数相等；A点H₂体积分数大，因为正反应为放热反应，所以A点温度高于B点，由状态B变为状态A需升温。
（4）写出甲醇燃烧的化学方程式并注明状态，因为CH₃CH₂OH的系数为2，则△H="-4Q" kJ?mol?¹，可得热化学方程式。
（5）因为电解质溶液为KOH溶液，CH₃OH在OH?存在的条件下失去电子生成CO₃²?、H₂O，配平可得电极方程式：CH₃OH-6e^-+8OH^- =CO₃^2-+6H₂O。