Question

【题目】I．甲醇是一种重要化工原料，又是一种可再生能源，具有开发和应用的广阔前景。

（1）利用合成气（主要成分为CO、CO2和H2）在催化剂的作用下合成甲醇，发生的主反应如下：①CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) △H1

②CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) △H2 =41 kJ·mol-1 回答下列问题：

化学键	H-H	C-O	CO	H-O	C-H
E/（kJ·mol-1）	436	343	1076	465	413

①已知反应①中的相关的化学键键能（“CO”表示CO的化学键）数据见表：由此计算△H1=________ kJ·mol-1

②请写出CO2(g)和H2(g)反应生成CH3OH(g)和H2O(g)的热化学方程式：____________________该反应的平衡常数K3=_______________ 。 （反应①和反应②对应的平衡常数为K1和K2）

（2）由甲醇、氧气和NaOH溶液构成的新型手机电池，可使手机连续使用一个月才充一次电。该电池负极的电极反应式为________________。

Ⅱ．在2L密闭容器中，800℃时反应2NO(g)+O2 (g)2NO2 (g)体系中，n(NO)随时间的变化如表：

时间/s	0	1	2	3	4	5
n(NO)/mol	0.020	0.010	0.008	0.007	0.007	0.007

（3）如图所示表示NO2变化曲线的是____，用O2表示从0～2 s内该反应的平均速率v=_____。

（4）能说明该反应已达到平衡状态的是_______（填序号）。

a．v(NO2) =2V(O2) b．容器内压强保持不变

c．体系颜色不再改变 d．容器内密度保持不变

Answer 1

【答案】 -99 CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) △H =-58 kJ·mol-1 K1K2 CH3OH-6e-+8OH- = CO32- + 6H2O b 1.5×10-3mol·(L·s)－1 bc

【解析】I．（1）①反应热等于反应物的键能总和减去生成物的键能总和，△H1=1076+4362-4133-343-465= -99kJ·mol-1 。

②根据盖斯定律，由①+②可得CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)，所以△H =（-99kJ·mol-1）+（41kJ·mol-1）= -58 kJ·mol-1，所以，CO2(g)和H2(g)反应生成CH3OH(g)和H2O(g)的热化学方程式为CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) △H =-58 kJ·mol-1，根据反应①和反应②的化学平衡常数的表达式，可以求出该反应的平衡常数K3= K1 K2。

（2）由甲醇、氧气和NaOH溶液构成的新型手机电池，在电池反应中，甲醇是还原剂、氧气是氧化剂，总反应为2CH3OH+3O2-+4OH- =2CO32- + 6H2O，正极的电极反应式为3O2+12e- + 6H2O=12OH-，所以，该电池负极的电极反应式为CH3OH-6e-+8OH- = CO32- + 6H2O。

Ⅱ．（3）由2NO(g)+O2 (g)2NO2 (g)及表中数据可知，该反应达到平衡时，NO2的变化量与NO的变化量相同，均为0.013mol，其浓度的变化量均为0.0065mol/L，所以表示NO2变化曲线的是b。由表中数据可知，0～2 s内，NO的变化量为0.012mol，其浓度的变化量均为0.006mol/L，则O2浓度的变化量为NO的一半，为0.003mol/L，用O2表示从0～2 s内该反应的平均速率v=1. 5×10-3mol·(L·s)－1。

（4）a．v(NO2) =2V(O2)不能说明正反应速率和逆反应速率相等；b．在恒温恒容的条件下，由于该反应的分子数发生变化，故容器内的压强会发生变化，所以，当容器内压强保持不变时，达到平衡；c．反应混合物中只有二氧化氮是有色气体，所以当体系颜色不再改变时，表明各组分的浓度不持不变，达到平衡；d．气体和质量的和气体的体积均不发生变化，所以容器内密度一直不变，故不能根据密度判断是否达到平衡状态。综上所述，能说明该反应已达到平衡状态的是bc。