Question

工业上将煤气化过程中生成的CO和H₂在一定条件下反应制得甲醇，反应的方程式为：CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）．请根据图示回答下列问题：
（1）从反应开始到平衡，用H₂浓度变化表示的平均反应速率v（H₂）=

 

；平衡时CO的转化率为

 

．
（2）该反应的平衡常数表达式为

 

；若升高反应温度，该反应的平衡常数将

 

（填“增大”、“减小”或“不变”）．
（3）若在一定温度下，向一恒压容器中充人1mol CO、2mol H₂和1mol CH₃OH，反应达到平衡时，测得混合气体的密度是同温同压下起始混合气体密度的0.8倍，则到达平衡状态前该反应向

 

（填“正”或“逆”）反应方向进行．
（4）根据图二，甲醇分解的热化学方程式为

 

．
（5）若以甲醇为原料制成燃料电池，在碱性介质中负极的电极反应式为

 

．

Answer 1

考点：化学平衡的计算,热化学方程式,原电池和电解池的工作原理

专题：

分析：（1）根据图一反应中CO浓度的变化，结合速率公式计算CO的速率，速率之比等于对应物质的计量数之比；平衡时CO的转化率=

转化量

开始量

×100%；
（2）根据反应方程式结合平衡常数的含义书写；根据温度对平衡的影响分析K的变化；
（3）同温同压下，混合气体的密度与摩尔质量成正比，如果平衡不移动，密度应相等，据此分析；
（4）根据反应物与生成物的总能量来分析吸热还是放热，并书写热化学反应方程式；
（5）燃料电池中燃料在负极失电子发生氧化反应，碱溶液中生成碳酸根；

解答： 解：（1）由图一可知，反应中CO浓度的变化为：2.00-0.5=1.5mol?L^-1，则v（CO）=

△c

△t

=

1.5mol?L -1

10min

=0.15mol/（L?min），所以v（H₂）=2v（CO）=2×0.15mol/（L?min）=0.3mol?L^-1?min^-1，平衡时CO的转化率=

转化量

开始量

×100%=

2.00-0.50

2.00

×100%=75%；故答案为：0.3mol?L^-1?min^-1；75%；
（2）已知CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）；则K=

c(CH 3OH)

c(CO)?c 2(H 2)

；已知该反应的正方向为放热反应，升高温度平衡逆移，所以K减小；
故答案为：K=

c(CH 3OH)

c(CO)?c 2(H 2)

；减小；
（3）同温同压下，混合气体的密度与摩尔质量成正比，如果平衡不移动，密度应相等，现在密度是原来的0.8倍，所以平衡向气体计量数增大的方向移动，即逆反应方向移动，故答案为：逆；
（4）由图二，反应物的总能量大于生成物的总能量，则该反应为放热反应，放出的热量为510kJ-419kJ=91kJ，热化学方程式为CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）△H=-91 kJ/mol，所以甲醇分解的热化学方程式为CH₃OH（g）?CO（g）+2H₂（g）△H=+91 kJ/mol；
故答案为：CH₃OH（g）?CO（g）+2H₂（g）△H=+91 kJ/mol；
（5）甲醇-空气燃料电池中燃料在负极失电子发生氧化反应，在碱溶液中生成碳酸盐，C的化合价由-2价变为+4价，每摩C转移6摩电子，依据电荷守恒和原子守恒，电极反应式为：CH₃OH+8OH^--6e^-=CO₃^2-+6H₂O，故答案为：CH₃OH+8OH^--6e^-=CO₃^2-+6H₂O；

点评：本题为综合性习题，考查影响化学平衡的因素、热化学反应、化学平衡常数、反应速率的计算，图象的分析和利用等知识点，注重对高考热点知识的考查，是较好的习题．