Question

一定條件下，在體積為3 L的密閉容器中反應：CO（g）+ 2H2（g）CH3OH（g）達到化學平衡狀態(tài)。

（1）該反應的平衡常數(shù)表達式K=????????????????? ；根據(jù)下圖，升高溫度，K值將??????? （填“增大”、“減小”或“不變”）。

（2）500℃時，從反應開始到達到化學平衡，以H2的濃度變化表示的化學反應速率是?? （用nB、tB表示）。

（3）判斷該可逆反應達到化學平衡狀態(tài)的標志是?????? （填字母）。

a、CO、H2、CH3OH的濃度均不再變化

b、混合氣體的密度不再改變

c、混合氣體的平均相對分子質量不再改變

d、v生成（CH3OH）= v消耗（CO）

（4）300℃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

（5）根據(jù)題目有關信息，請在右下坐標圖中標示出該化學反應過程的能量變化（標明信息）。

（6）以甲醇、空氣、氫氧化鉀溶液為原料，石墨為電極可構成燃料電池。已知該燃料電池的總反應式為：2CH3OH +3O2+4OH- = 2CO32- + 6H2O，該電池中負極上的電極反應式是：2CH3OH–12e－+16OH－＝ 2CO32－+ 12H2O ，則正極上發(fā)生的電極反應為：?????????????????????????????????????????????? 。

 

Answer 1

【答案】

（1）c(CH3OH)/c(CO)·c2(H2)(2分)；減小(2分)

（2） 2nB/3tBmol·L－1·min－1（2分）

（3）a、c(2分）

（4）c、d(2分)

（5）如圖(3分)

（6）3O2+6H2O+12e-=12OH-(3分)

【解析】

試題分析：（1）根據(jù)已知方程式不難得出該反應的平衡常數(shù)表達式為：c(CH3OH)/c(CO)·c2(H2)；根據(jù)圖像，平衡時500℃下產物甲醇的物質的量小于300℃時的甲醇物質的量，所以隨著溫度升高平衡逆向移動，說明該反應的K值將減小，該正反應是放熱反應△H<0。

（2）500℃時，從反應開始到達到化學平衡，反應用時tB 分鐘，生成甲醇nB mol，所以反應速率v(H2)=2v(CH3OH)= 2nB/3tBmol·L－1·min－1 。

（3）反應中各組分的濃度不變時判斷可逆反應達到平衡的重要標志，A正確；混合氣體密度ρ=m/V，由于參加反應的物質都是氣體，質量守恒，混合氣體質量始終不變，所以在恒容密閉容器中混合氣體密度始終不變，所以不能判斷是否達到平衡，B錯誤；混合氣體的平均相對分子質量M= m/n，氣體質量不變，但是氣體的總物質的量隨反應進行而改變，所以M會發(fā)生改變，當M不變時，反應達到平衡，C正確；生成甲醇和消耗CO表示的都是正反應速率，所以D項不能判斷反應達到平衡；故選AC。

（4）壓縮容器為原來的1/2，則個物質的濃度均瞬間增大1倍，壓強增大，平衡向右移動，雖然平衡向右移動H2濃度減小，但是體積改變使氫氣濃度增大影響更大，所以c（H2）增大，a錯誤；增大壓強，正逆反應速率均增大，只是正反應速率增大較多，b錯誤；平衡右移，甲醇物質的量增大，c正確；重新達到平衡，c（H2）將小于原來濃度的2倍，c（CH3OH）將大于原來濃度的2倍，所以c（H2）/ c（CH3OH）將減小，d正確。故選cd。

（5）根據(jù)題目的有信息和上述的分析，該反應△H<0，所以畫出該反應的能量變化情況只要注意焓變和相應標示即可。

（6）以甲醇作燃料的電池，甲醇做負極失去電子被堿吸收形成CO32-，氧氣做正極得到電子被還原，所以在給出總反應式和負極反應式的情況下，不難得到正極反應式為3O2+6H2O+12e-=12OH-。

考點：本題考查的是化學反應原理的知識。