Question

一定条件下，在体积为3 L的密闭容器中反应：CO（g）+ 2H₂（g）CH₃OH（g）达到化学平衡状态。
（1）该反应的平衡常数表达式K=                 ；根据下图，升高温度，K值将       （填“增大”、“减小”或“不变”）。

（2）500℃时，从反应开始到达到化学平衡，以H₂的浓度变化表示的化学反应速率是  （用n_B、t_B表示）。
（3）判断该可逆反应达到化学平衡状态的标志是      （填字母）。
a、CO、H₂、CH₃OH的浓度均不再变化
b、混合气体的密度不再改变
c、混合气体的平均相对分子质量不再改变
d、v_生成（CH₃OH）= v_消耗（CO）
（4）300℃时，将容器的容积压缩到原来的1/2，在其他条件不变的情况下，对平衡体系产生的影响是       （填字母）。
a、c（H₂）减少
b、正反应速率加快，逆反应速率减慢
c、CH₃OH 的物质的量增加
d、重新平衡时c（H₂）/ c（CH₃OH）减小
（5）根据题目有关信息，请在右下坐标图中标示出该化学反应过程的能量变化（标明信息）。

（6）以甲醇、空气、氢氧化钾溶液为原料，石墨为电极可构成燃料电池。已知该燃料电池的总反应式为：2CH₃OH +3O₂+4OH^- = 2CO₃^2- + 6H₂O，该电池中负极上的电极反应式是：2CH₃OH–12e^－+16OH^－＝ 2CO₃^2－+ 12H₂O ，则正极上发生的电极反应为：                                              。

Answer 1

（1）c(CH₃OH)/c(CO)·c²(H₂)(2分)；减小(2分)
（2） 2n_B/3t_Bmol·L^－1·min^－1（2分）
（3）a、c(2分）
（4）c、d(2分)
（5）如图(3分)

（6）3O₂+6H₂O+12e-=12OH-(3分)

解析试题分析：（1）根据已知方程式不难得出该反应的平衡常数表达式为：c(CH₃OH)/c(CO)·c²(H₂)；根据图像，平衡时500℃下产物甲醇的物质的量小于300℃时的甲醇物质的量，所以随着温度升高平衡逆向移动，说明该反应的K值将减小，该正反应是放热反应△H<0。
（2）500℃时，从反应开始到达到化学平衡，反应用时t_B 分钟，生成甲醇n_B mol，所以反应速率v(H2)=2v(CH₃OH)= 2n_B/3t_Bmol·L^－1·min^－1 。
（3）反应中各组分的浓度不变时判断可逆反应达到平衡的重要标志，A正确；混合气体密度ρ=m/V，由于参加反应的物质都是气体，质量守恒，混合气体质量始终不变，所以在恒容密闭容器中混合气体密度始终不变，所以不能判断是否达到平衡，B错误；混合气体的平均相对分子质量M= m/n，气体质量不变，但是气体的总物质的量随反应进行而改变，所以M会发生改变，当M不变时，反应达到平衡，C正确；生成甲醇和消耗CO表示的都是正反应速率，所以D项不能判断反应达到平衡；故选AC。
（4）压缩容器为原来的1/2，则个物质的浓度均瞬间增大1倍，压强增大，平衡向右移动，虽然平衡向右移动H2浓度减小，但是体积改变使氢气浓度增大影响更大，所以c（H₂）增大，a错误；增大压强，正逆反应速率均增大，只是正反应速率增大较多，b错误；平衡右移，甲醇物质的量增大，c正确；重新达到平衡，c（H₂）将小于原来浓度的2倍，c（CH₃OH）将大于原来浓度的2倍，所以c（H₂）/ c（CH₃OH）将减小，d正确。故选cd。
（5）根据题目的有信息和上述的分析，该反应△H<0，所以画出该反应的能量变化情况只要注意焓变和相应标示即可。

（6）以甲醇作燃料的电池，甲醇做负极失去电子被碱吸收形成CO₃^2-，氧气做正极得到电子被还原，所以在给出总反应式和负极反应式的情况下，不难得到正极反应式为3O₂+6H₂O+12e^-=12OH^-。
考点：本题考查的是化学反应原理的知识。