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nB、tB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- = 2CO32- + 6H2O，该电池中负极上的电极反应式是：2CH3OH–12e－+16OH－＝ 2CO32－+ 12H2O ，则正极上发生的电极反应为：?????????????????????????????????????????????? 。

 

Answer 1

【答案】

（1）c(CH3OH)/c(CO)·c2(H2)(2分)；减小(2分)

（2） 2nB/3tBmol·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tB 分钟，生成甲醇nB mol，所以反应速率v(H2)=2v(CH3OH)= 2nB/3tBmol·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CO32-，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。