Question

（16分）甲醇是一種可再生能源，具有開發(fā)和應(yīng)用的廣闊前景，工業(yè)上一般可采用如下反應(yīng)來合成甲醇： CO(g)+2H₂(g)  CH₃OH(g)，現(xiàn)在實(shí)驗(yàn)室模擬該反應(yīng)并進(jìn)行分析。

（1）下列各項(xiàng)中，不能夠說明該反應(yīng)已達(dá)到平衡的是__________（填序號）。

A. 恒溫、恒容條件下，容器內(nèi)的壓強(qiáng)不發(fā)生變化

B. 一定條件下，CH₃OH分解的速率和CH₃OH生成的速率相等

C. 一定條件下，CO、H₂和CH₃OH的濃度保持不變

D. 一定條件下，單位時(shí)間內(nèi)消耗2 mol CO，同時(shí)生成1 mol CH₃OH

（2） 右圖是該反應(yīng)在不同溫度下CO的轉(zhuǎn)化率隨時(shí)間變化的曲線。

① 該反應(yīng)的焓變?chǔ)�H__________0(填“＞”、“＜”或“＝”)。

② T₁和T₂溫度下的平衡常數(shù)大小關(guān)系是K₁_______K₂

(填 “＞”、“＜”或“＝”)。

③ 若容器容積不變，下列措施可增加甲醇產(chǎn)率的是

______________。

A. 升高溫度     B. 將CH₃OH(g)從體系中分離

C. 使用合適的催化劑         

D. 充入He，使體系總壓強(qiáng)增大

（3）2009年10月，中國科學(xué)院長春應(yīng)用化學(xué)研究所在甲醇燃料電池技術(shù)方面獲得新突破，甲醇燃料電池的工作原理如右圖所示。

①請寫出c口通入的物質(zhì)發(fā)生的相應(yīng)電極反應(yīng)式_________                       。

②工作一段時(shí)間后，當(dāng)0.2 mol甲醇完全反應(yīng)生成CO₂ 時(shí)，有___________N_A個(gè)電子轉(zhuǎn)移。

（4）利用右裝置，可以模擬鐵的電化學(xué)防護(hù)。

若X為碳棒，為減緩鐵的腐蝕，開關(guān)K應(yīng)該置于                處。

若X為鋅，開光K置于      處，該電化學(xué)防護(hù)法稱為            。

 

Answer 1

【答案】

（1）D（2分）

（2） ① <（2分）    ② >（2分）    ③ B（2分）

（3）①O₂+4e^-+4H⁺=2H₂O（2分）;      ② 1.2（2分）

（4）N（1分）；  M（1分）犧牲陽極的陰極保護(hù)法（或：犧牲陽極保護(hù)法）（2分）

【解析】

試題分析：（1）判斷反應(yīng)到達(dá)平衡的條件是：反應(yīng)物和生成物均在同一反應(yīng)體系中，反應(yīng)條件保持不變；質(zhì)量（濃度）保持不變，V_順=V_逆。

（2）①先拐先到達(dá)平衡，說明T2>T1，隨著溫度的升高，CO的轉(zhuǎn)化率下降，說明反應(yīng)向逆反應(yīng)方向進(jìn)行，故該反應(yīng)放熱反應(yīng)，ΔH<0。

②因?yàn)棣�H<0且T1<T2，所以T1溫度下CO的轉(zhuǎn)化率要大于T2的，故K1>K2.

③定容情況下，各因素對化學(xué)反應(yīng)的影響，因?yàn)榉艧岱磻?yīng)，故升溫反而降低了甲醇的產(chǎn)率；使用催化劑，只能改變反應(yīng)效率，不能改變反應(yīng)限度；充入He，使體系總壓強(qiáng)增大，因?yàn)轶w積不變，故此做法對反應(yīng)移動(dòng)沒影響。

（3）①H^＋往右邊移動(dòng)，說明右邊為陰極，發(fā)生還原反應(yīng)，有因?yàn)樯�成了水，故c口通入的物質(zhì)為O₂，發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)為O₂+4e^-+4H⁺=2H₂O。

（4）若X為碳棒，為減緩鐵的腐蝕，該裝置應(yīng)該為電解池，故開關(guān)K應(yīng)置于N初；若X為鋅，該裝置為原電池，故開關(guān)K應(yīng)置于M處。

考點(diǎn)：可逆反應(yīng)、原電池和電解池。

點(diǎn)評：此題考核了學(xué)生對可逆反應(yīng)的影響因素的掌握理解和原電池、電解池的工作原理。