Question

【题目】(1)甲醇(CH3OH)是重要的溶剂和替代燃料，工业上用CO和H2在一定条件下制备CH3OH的反应为：CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)，在体积为1L的恒容密闭容器中，充入2molCO和4molH2，一定条件下发生上述反应，测得CO(g)和CH3OH(g)的浓度随时间变化如图一所示。

①从反应开始到l0min，用一氧化碳表示的平均反应速率v(CO)=____________。

②下列说法正确的是____________(填字母序号)。

A．达到平衡时，H2的转化率为65%

B．5min后容器中混合气体的平均相对分子质量不再改变

C．达到平衡后，再充入氩气，反应速率减小

D．2min前v(正)>v(逆)，2min后v(正)<v(逆)

(2)碳与水蒸气反应制取H2的相关反应如下：

Ⅰ:C(s)+H2O(g)=CO(g)+H2(g) △H=+131.0kJ/mol

Ⅱ:CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g) △H= - 43kJ/mol

Ⅲ:CaO(s)+CO2(g)=CaCO3(S) △H= - 178.3kJ/mol

计算反应C(s)+2H2O(g)+CaO(s)CaCO3(s)+2H2(g)的△H=__________kJ/mol；

若K1、K2、K3分别为反应Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ的平衡常数，该平衡常数K=__________(用K1、K2、K3表示)。

②对于可逆反应C(s)+2H2O(g)+CaO(s)CaCO3(s)+2H2(g)，采取以下措施可以提高H2产率的是________。(填字母)

A．降低体系的温度 B．压缩容器的体积

C．增加CaO的量 D．选用适当的催化剂

(3)甲醇作为一种燃料还可用于燃料电池。在温度为650℃的熔融盐燃料电池中用甲醇、空气与CO2的混合气体作反应物，镍作电极，用Li2CO3和Na2CO3混合物作电解质。该电池的负极反应式为_________。

Answer 1

【答案】

(1)①0.3mol/(L·min)；(无单位不给分) ②B

(2) ①-90.3 K1·K2·K3②A

(3)CH3OH - 6e-+3CO32-= 4CO2↑+2H2O

【解析】

试题分析：(1)①反应开始到5min，反应达到平衡，平衡后反应速率不变，用一氧化碳表示的平均反应速率v(CO)= ==0.3mol/(L·min) ，故答案为：0.3mol/(L·min)；

②A．达到平衡时，CO的转化率=×100%=75%，根据方程式和起始充入的量的关系，因此H2的转化率为75%，错误；B．5min后容器中反应达到平衡，混合气体的平均相对分子质量不再改变，正确；C．达到平衡后，再充入氩气，容器的体积不变，物质的浓度不变，反应速率不变，错误；D．5min后容器中反应达到平衡，因此2min前v(正)>v(逆)，2min后v(正)＞v(逆)，错误；故选B；

(2)①Ⅰ:C(s)+H2O(g)=CO(g)+H2(g) △H=+131.0kJ/mol，Ⅱ:CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g) △H= - 43kJ/mol，Ⅲ:CaO(s)+CO2(g)=CaCO3(s) △H= - 178.3kJ/mol，根据盖斯定律，将Ⅰ+Ⅱ+Ⅲ得，C(s)+2H2O(g)+CaO(s)CaCO3(s)+2H2(g) △H=(+131.0kJ/mol)+(- 43kJ/mol)+(- 178.3kJ/mol)=-90.3 kJ/mol；根据上述分析，该平衡常数K= K1·K2·K3，故答案为：-90.3；K1·K2·K3；

②反应C(s)+2H2O(g)+CaO(s)CaCO3(s)+2H2(g)△H=-90.3 kJ/mol。A．降低体系的温度，平衡正向移动，H2产率增大，正确；B．压缩容器的体积，平衡不移动，H2产率不变，错误；C．增加CaO的量，平衡不移动，H2产率不变，错误；D．选用适当的催化剂，平衡不移动，H2产率不变，错误；故选A；

(3) 通入甲醇的为负极，负极发生氧化反应，由于用Li2CO3和Na2CO3混合物作电解质，因此负极结合碳酸根离子生成二氧化碳，负极反应式为CH3OH - 6e-+3CO32-= 4CO2↑+2H2O，故答案为：CH3OH - 6e-+3CO32-= 4CO2↑+2H2O。