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3.工业上一般在恒容密闭容器中可以采用下列反应合成甲醇:CO(g)+2H2(g)?CH3OH(g)△H.如表所列数据是该反应在不同温度下的化学平衡常数(K).
温度250℃300℃350℃
K/L2•mol-22.0410.2700.012
(1)该反应的平衡常数表达式是K=$\frac{c(C{H}_{3}OH)}{c(CO)×{c}^{2}({H}_{2})}$,由表中数据判断△H<0 (填“>”、“=”或“<”);
(2)某温度下,将2mol CO和6mol H2充入2L的密闭容器中,充分反应后,4min达到平衡时测得c(CO)=0.2mol•L-1,此时的温度为250℃,则反应速率v(H2)=0.32 mol•L-1•min-1
(3)T℃时,在时间t0时刻,合成甲醇反应CO(g)+2H2(g)?CH3OH(g)达到平衡,若在t1时刻将容器的体积缩小w为原来的$\frac{1}{2}$,假定在t2时刻后又达到新的平衡,请在图中用曲线表示在t1~t2阶段氢气、甲醇物质的量浓度随时间变化的趋势示意图(其它条件不变,曲线上必须标明氢气、甲醇).
(4)如果用CH3OH和空气作燃料电池,用KOH作电解质溶液,请写出该燃料电池的负极的电极反应式CH3OH-6e-+8OH-=CO32-+6H2O.

分析 (1)平衡常数为生成物与反应物浓度幂之积的比值,升高温度,可逆反应向吸热反应方向移动,根据平衡常数与温度变化关系确定焓变;
(2)根据平衡浓度计算出平衡常数来确定温度;根据v=$\frac{△c}{△t}$计算反应速率;
(3)若在t1时刻将容器的体积缩小一倍,相当于增大压强,各组分的浓度立即增加原来的一倍,然后是平衡开始正向移动;
(4)碱性条件下,甲醇在负极被氧化生成碳酸根离子和水.

解答 解:(1)平衡常数为生成物与反应物浓度幂之积的比值,对于CO(g)+2H2(g)?CH3OH(g),破坏常数的表达式为K=$\frac{c(C{H}_{3}OH)}{c(CO)×{c}^{2}({H}_{2})}$,升高温度,平衡向吸热方向移动,根据表格知,温度越高,化学平衡常数越小,说明平衡向逆反应方向移动,所以正反应是放热反应,即△H<0,
故答案为:K=$\frac{c(C{H}_{3}OH)}{c(CO)×{c}^{2}({H}_{2})}$;<;
(2)CO(g)+2H2(g)?CH3OH(g)
开始 1mol/L      3mol/L       0 
转化      0.8mol/L       1.6mol/L    0.8mol/L
平衡    0.2mol/L    1.4mol/L       0.8mol/L
平衡常数K=$\frac{0.8}{0.2×1.{4}^{2}}$=2.04,所以是250℃;
反应速率v(H2)=$\frac{1.6mol/L}{5min}$=0.32 mol•L-1•min-1
故答案为:250℃;0.32 mol•L-1•min-1
(3)若在t1时刻将容器的体积缩小一倍,相当于增大压强,各组分的浓度立即增加原来的一倍,然后是平衡开始正向移动,至新平衡,图示如下:
假定在t2时刻后又达到新的平衡
故答案为:
(4)用CH3OH和空气作燃料电池,用KOH作电解质溶液,负极CH3OH失电子发生氧化反应,则负极的电极反应式为CH3OH-6e-+8OH-=CO32-+6H2O,故答案为:CH3OH-6e-+8OH-=CO32-+6H2O.

点评 本题综合考查化学破坏的计算,涉及影响化学平衡移动的因素、速率的计算、电极反应式的书写等知识点,为高考常见题型,难度大,有利于提高学生的分析能力及灵活应用能力.

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