Question

甲醇是一种化工原料，工业上合成甲醇的反应：CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）△H=-90.8kJ?mol^-1．
若在温度、容积相同的3个密闭容器中，按不同方式投入反应物，保持恒温、恒容，测得反应达到平衡时的有关数据如下：

容器	甲	乙	丙
反应物投入量	1molCO.2molH2	1mol CH3OH	2molCO、4molH2
CH3OH的浓度（mol/L）	c1	c2	c3
反应的能量变化	放出Q1 kJ	吸收Q2 kJ	放出Q3 kJ
平衡常数	K1	K2	K3
反应物转化率	α 1	α 2	α 3

①容器内压强P：2P甲与2P乙与P丙关系是

2P甲等于2P乙且大于P丙

②变化的热量数值Q中，Q₁ 与Q₂的和是

90.8

③画出平衡时甲醇的百分含量（纵坐标）随温度（横坐标）的变化曲线，要求画出压强不同的两条曲线（标出p₁、p₂，且p₁＜p₂）．
④在一定温度和压强下，CO和H₂催化合成二甲醚反应为：3H₂（g）+3CO（g）?CH₃OCH₃（g）+CO₂（g）如图为绿色电源“直接二甲醚燃料电池”工作原理示意图，a电极的反应式为

CH₃OCH₃-12e^-+3H₂O=2CO₂+12H⁺

．

Answer 1

分析：甲容器反应物投入1molCO.2molH₂与乙容器反应物投入1mol CH₃OH在保持恒温、恒容情况下是等效平衡，平衡时CH₃OH的浓度c₁=c₂ 、α₁+α₂=1、Q₁+Q₂能量总变化相当于1molCO.2molH₂完全转化成1mol CH₃OH的能量，即吸放热Q₁+Q₂数值上就等于90.8kJ；甲容器反应物投入量1molCO、2molH₂与丙容器反应物投入量2molCO、4molH₂，若恒温且丙容器容积是甲容器2倍，则甲容器与丙容器也是等效平衡，然而现在是温度、容积相同的3个密闭容器，可以当成是在恒温且容积是甲容器两倍条件下，体积受到了压缩，原反应正向气体体积减少，由平衡移动原理，则相较于甲容器（或假设状况）而言，丙容器平衡向正向移动，也就是说，丙容器的转化率比甲容器还要大一些．因此2c₁＜c₃、α₂＜α₃，反应在相同温度下进行，平衡常数相等，该燃料电池的正极反应为：0₂+4e^-+4H⁺═2H₂O，负极反应为：CH₃OCH₃-12e^-+3H₂O=2CO₂+12H⁺，以此解答该题．

解答：解：①甲容器反应物投入1molCO.2molH₂与乙容器反应物投入1mol CH₃OH在保持恒温、恒容情况下是等效平衡，则达到平衡时甲、乙容器压强相等，甲容器反应物投入量1molCO、2molH₂与丙容器反应物投入量2molCO、4molH₂，丙可以当成是在恒温且容积是甲容器两倍条件下，体积受到了压缩，原反应正向气体体积减少，则有2P甲等于2P乙且大于P丙，
故答案为：2P甲等于2P乙且大于P丙；
②甲容器反应物投入1molCO.2molH₂与乙容器反应物投入1mol CH₃OH在保持恒温、恒容情况下是等效平衡，反应分别由正方向和逆方向进行，则Q₁与Q₂和是90.8，能量总变化相当于1molCO.2molH₂完全转化成1mol CH₃OH的能量，
故答案为：90.8；
③正反应放热，则升高温度、平衡向逆方向移动，甲醇的含量降低，根据方程式可知增大压强，平衡向正方向移动，甲醇的含量增大，则图象可为，
故答案为：；
④a极通入二甲醚，应为原电池的负极，发生氧化反应，电极方程式为CH₃OCH₃-12e^-+3H₂O=2CO₂+12H⁺，
故答案为：CH₃OCH₃-12e^-+3H₂O=2CO₂+12H⁺．

点评：本题综合考查化学平衡、电化学等知识，题目侧重于等效平衡的计算，为该题的难点，也是易错点，注意理解等效平衡问题．