Question

【题目】甲醇是重要的化工原料，又可作为燃料。工业上利用合成气（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) ΔH1
②CO2(g)+3H2(g) CH3OH（g）+H2O(g) ΔH＝－58 kJ/mol
③CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g) ΔH＝＋41 kJ/mol
回答下列问题：
（1）已知反应①中相关的化学键键能数据如下：

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

则x＝。
（2）若将lmol CO2和2mol H2充入容积为2L的恒容密闭容器中，在两种不同温度下发生反应②。测得CH3OH的物质的量随时间的变化如图所示。

①曲线I、Ⅱ对应的平衡常数大小关系为KIKⅡ(填“＞”或“＝”或“＜”)；
②一定温度下，能判断该反应达到化学平衡状态的是。
a．容器中压强不变 b．甲醇和水蒸气的体积比保持不变
c．v正（H2）＝3v逆（CH3OH） d．2个C＝O断裂的同时有6个H—H断裂
③若5min后反应达到平衡状态，H2的转化率为90%，则用CO2表示的平均反应速率为 ， 该温度下的平衡常数为；若容器容积不变，下列措施可增加甲醇产率的是。
a．缩小反应容器的容积 b．使用合适的催化剂
c．充入He d．按原比例再充入CO2和H2
（3）以甲醇为燃料，氧气为氧化剂，KOH溶液为电解质溶液，可制成燃料电池。以此电池作电源，在实验室中模拟铝制品表面“钝化”处理过程（装置如图所示）。其中物质b是 ， 阳极电极反应为。

Answer 1

【答案】
（1）413
（2）＞；ac；0.06mol/（L·min）；450；ad
（3）甲醇（CH3OH）；2Al-6e- +3H2O=A12O3+6H+
【解析】解：（1）已知：
①CO(g)+2H2(g) CH3OH(g) ΔH1
②CO2(g)+3H2(g) CH3OH（g）+H2O(g) ΔH＝－58 kJ/mol
③CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g) ΔH＝＋41 kJ/mol
根据盖斯定律可知②一③即得到反应①的△H1=-99 kJ/mol。根据表中键能可知1076+2×436-3x-343-465=-99，解得x=413。（2）①曲线Ⅱ首先达到平衡状态，说明曲线Ⅱ的温度高于曲线Ⅰ。由于正反应是放热反应，升高温度平衡向逆反应方向进行，平衡常数减小，所以对应的平衡常数大小关系为KⅠ>KⅡ;②a.正反应体积减小，则容器中压强不变说明达到平衡状态，a正确，b根据方程式可知甲醇和水蒸气的体积比始终是1:1，不能说明达到平衡状态，b错误v正（H2）＝3v逆（CH3OH）表示正逆反应速率相等，达到平衡状态，c正确，d.根据方程式可知2个C=O断裂的同时一定有6个H-H断裂，不能说明达到平衡状态，d错误，答案选ac。
③

	CO2（g）+	3H2（g）	CH3OH（g）+	H2O（g）
起始浓度（mol/L）	0.5	1	0	0
变化浓度（mol/L）	0.3	0.9	0.3	0.3
平衡浓度（0mol/L）	0.2	0.1	0.3	0.3

则用CO2表示的平均反应速率为:0.3mol/L÷5min=0.06mol/（L·min）;该温度下的平衡常数为0.3×0.3/0.2×0.13=450
a.正反应体积减小，缩小反应容器的容积平衡向正反应方向进行，甲醇的产率升高，a正确，
b.使用合适的催化剂平衡不移动，产率不变，b错；c容器容积不变，充入He,各物质浓度不变，平衡不移动，对产率无影响，c错误;d.按原比例再充入CO2和H2相当于增大压强，平衡向正反应方向进行，甲醇的产率升高，d正确;答案选a。（3）模拟铝制品表面“钝化”处理，则电极铝是阳极，与电源的正极相连，所以a物质是氧气，b物质是甲醇。铝为阳极，会发生氧化反应，表面形成氧化膜，必须有水参加，所以电极反应式为2Al-6e- +3H2O=A12O3+6H+
【考点精析】解答此题的关键在于理解反应热和焓变的相关知识，掌握在化学反应中放出或吸收的热量，通常叫反应热，以及对化学平衡状态本质及特征的理解，了解化学平衡状态的特征：“等”即 V正=V逆>0；“动”即是动态平衡，平衡时反应仍在进行；“定”即反应混合物中各组分百分含量不变；“变”即条件改变，平衡被打破，并在新的条件下建立新的化学平衡；与途径无关，外界条件不变，可逆反应无论是从正反应开始，还是从逆反应开始，都可建立同一平衡状态（等效）．