Question

甲醇是一種可再生能源，具有開發(fā)和應用的廣闊前景，工業(yè)上一般可采用如下反應來合成甲醇：
2H₂（g）+CO（g）═CH₃OH（g）
（1）下表所列數(shù)據(jù)是該反應在不同溫度下的化學平衡常數(shù)（K）

溫度	250℃	300℃	350℃
K	2.041	0.270	0.012

①該反應的平衡常數(shù)表達式K=

 

，△H

 

0（填“＞”、“＜”或“=”）．
②300℃時，將容器的容積壓縮到原來的

1

2

，在其他條件不變的情況下，對平衡體系產(chǎn)生的影響是

 

（填字母）．
A．c（H₂）減少                     B．正反應速率加快，逆反應速率減慢
C．CH₃OH 的物質的量增加           D．重新平衡時c（H₂）/c（CH₃OH）減小
③其他條件相同時，在上述三個溫度下分別發(fā)生該反應．300℃時，H₂的轉化率隨時間的變化如圖所示，請補充完成250℃、350℃時H₂的轉化率隨時間的變化示意圖．
（2）已知在常溫常壓下：
①2CH₃OH（l）+3O₂（g）=2CO₂（g）+4H₂O（g）△H=-a kJ?mol^-1
②2CO（g）+O₂（g）=2CO₂（g）△H=-b kJ?mol^-1
③H₂O（g）=H₂O（l）△H=-c kJ?mol^-1
則，CH₃OH（l）+O₂（g）=CO（g）+2H₂O（l）△H=

 

kJ?mol^-1．
（3）科研人員新近開發(fā)出一種由甲醇和氧氣以強堿做電解質溶液的新型手機電池，可使手機連續(xù)使用一個月才充一次電，該電池負極的電極反應式為

 

．

Answer 1

考點：化學平衡常數(shù)的含義,用蓋斯定律進行有關反應熱的計算,化學電源新型電池,化學平衡的影響因素

專題：化學反應中的能量變化,化學平衡專題,電化學專題

分析：（1）①△H由溫度對化學平衡移動的影響來確定；
②壓縮體積，體系壓強增大，濃度增大，平衡常數(shù)不變；
③由溫度對化學反應速率的影響和對化學平衡的影響來判斷；
（2）利用加減法求算反應熱．
（3）負極反應為甲醇失去電子生成碳酸根．

解答： 解：（1）①K=

c(CH3OH)

c(CO)?c2(H2)

由表中數(shù)據(jù)可知溫度升高，K值減小，說明平衡向逆反應方向移動，逆反應為吸熱反應，正反應即為放熱反應△H＜0，
故答案為：

c(CH3OH)

c(CO)?c2(H2)

；＜；
②在其他條件不變的情況下，將容器的容積壓縮到原來的

1

2

，體系壓強增大，各組分濃度增大，平衡常數(shù)不變；
A、將容器的容積壓縮到原來的

1

2

，各組分濃度均增大，故A錯誤；
B、將容器的容積壓縮到原來的

1

2

，各組分濃度均增大，正逆反應速率都增大，故B錯誤；
C、將容器的容積壓縮到原來的

1

2

，體系壓強增大，化學平衡正向移動，CH₃OH的物質的量增加，故C正確；
D、將容器的容積壓縮到原來的

1

2

，體系壓強增大，化學平衡正向移動，CH₃OH 的物質的量增大，H₂的物質的量減小，又處于同一容器V相同，所以c（H₂）/c（CH₃OH）
減小，故D正確；
故答案為：CD；
③由表中數(shù)據(jù)可知溫度降低，化學反應速率減小，平衡正向移動，H₂的轉化率增大；溫度升高，化學反應速率增大，平衡逆向移動，H₂的轉化率減小，
故答案為：；
（2）用加減法求算反應熱可知①×

1

2

-②×

1

2

+③×2即得，所以△H=（-a kJ?mol^-1）×

1

2

-（-b kJ?mol^-1）×

1

2

+（-c kJ?mol^-1）×2=

1

2

（b-a-4c）kJ?mol^-1，
故答案為：

1

2

（b-a-4c）；
（3）電解質溶液為堿性溶液，此燃料電池的總反應式為：2CH₃OH+3O₂+4OH^-=2CO₃^2-+6H₂O，正極：O₂+4e^-+2H₂O=4OH^-，利用總反應式減去正極反應式可得CH₃OH+8OH^--6e^-=CO₃^2-+6H₂O 即為負極電極反應式，
故答案為：CH₃OH+8OH^--6e^-=CO₃^2-+6H₂O．

點評：本題考點涉及平衡常數(shù)平衡移動、反應熱的計算、燃料電池的電極反應式的書寫等知識，整合性強，但試題難度不大，掌握好基本反應原理和解題方法是解題之關鍵所在．