Question

甲醇汽油是由10％一25％的甲醇与其他化工原料、添加剂合成的新型车用燃料，可达到国标汽油的性能和指标。甲醇是一种可再生能源，具有广泛的开发和应用前景。

Ⅰ、工业上合成甲醇一般采用下列反应：CO（g）+2 H₂（g） CH₃ OH（g） △H=a kJ/mol，

下表是该反应在不同温度下的化学平衡常数（K）：

温度/0C	250	310	350
K	2.041	0.250	0.012

 

（1）由表中数据判断△H  a        0（填“>”、“=”或“<”）。

（2）某温度下，将2 mol CO和6 mol H₂充入2 L的密闭容器中，充分反应达到平衡后，测得c(CO)=0.5 mol·L^－1，则此时的温度为           ⁰C。

（3）在容积固定的密闭容器中发生上述反应，各物质的浓度如下表：

浓度mol/L  时间/min	c(CO)	c(H2)	c(CH3OH)
0	0.8	1.6	0
2	0.6	1.2	0.2
4	0.3	0.6	0.5
6	0.3	0.6	0.5

 

①反应从2 min到4 min之间，H₂的反应速率为         。

②反应达到平衡时CO的转化率为              。

③反应在第2 min时改变了反应条件，改变的条件可能是         （填序号）。

A．使用催化剂    B．降低温度    C．增加H₂的浓度

（4）向容积相同、温度分别为T₁和T₂的两个密闭容器中均充入1 molCO和2 mol H₂，发生反应CO（g）+2 H₂（g）   CH₃ OH（g）△H=a kJ/mol。恒温恒容下反应相同时间后，分别测得体系中CO的百分含量分别为w₁和w₂；已知T₁<T₂，则

w₁       w₂（填序号）。

A．大于     B．小于     C．等于     D．以上都有可能

Ⅱ、甲醇在化学电源方面也有着重要应用。写出以甲醇为燃料，氢氧化钠溶液为电解质溶液的原电池中负极的电极反应式：                                              。

 

Answer 1

【答案】

 

Ⅰ（1）<（2分）

（2）310（2分）

（3）①0.3mol/(L·min)（2分，单位写错不得分）   ②62.5%（2分，写小数也得分）     ③A  （2分）

（4）D（2分）

Ⅱ、2 CH₃OH—12 e^－ +16 OH^－＝2CO₃^2－ + 12 H₂O（2分，若“=”写成“→”不扣分，“e^－”写成“e”扣1分，其它错误不得分）

【解析】

试题分析：(1)温度升高，K值减小，平衡向左移动，负反应吸热，故正反应放热。

（2）反应结束后，由CO浓度只CO物质的量为1mol。故CO反应量为1mol，剩余CO为1mol，即0.5mol/L,依次推出，H2反应了2mol，剩余H₂为4mol，即2mol/L,生成甲醇1mol,即0.5mol/L,此时，反应平衡，K值为0.5/(0.5*2*2)=0.25，为310℃的平衡常数。

（3）①H₂物质的量从1.2mol/L,反应成为0.6mol/L,时间经过2分钟，故反应速率为0.3mol/(L*min)

②容积固定，由0.8mol/L,转化到0.3mol/L,转化量为0.5mol/L,转化率为0.5/0.8=0.625

③2~4min内的反应速率大于0~2min 内的反应速率。故排除B，对比CO浓度的变化，排除C。

（4）本题关键是时间。如果时间很短，未充分反应，那么温度高的反应快，CO量少。但如果充分反应后，温度高的，因为平衡向左移动，CO量较多。故都有可能。

（5）其实是甲醇的燃烧反应与二氧化碳被氢氧化钠吸收的和反应。负极失去电子，C由负二价变为正四价，失去6 个电子，已知右边生成CO₃^2-，由电荷守恒，左边OH^-，应为8个，水自然补平。但6不是4（O₂吸收电子数）的整数倍，故，整体乘2.

考点：考查反应热和化学反应速率。