Question

【题目】甲醇是重要的化工原料，又可做为燃料．利用合成气（主要成分为CO、CO2和H2）在催化剂的作用下合成甲醇，发生的主反应如下：
ⅠCO（g）+2H2（g）CH3OH（g）△H1
ⅡCO2（g）+3H2（g）CH3OH（g）+H2O（g）△H2=﹣58kJ/mol
ⅢCO2（g）+H2（g）CO（g）+H2O（g）△H3
回答下列问题：
（1）物质的标准生成热是常用的化学热力学数据，可以用来计算化学反应热．即化学反应热：△H=生成物标准生成热综合﹣反应物标准生成热总和．
已知四种物质的标准生成热如表：

物质	CO	CO2	H2	CH3OH（g）
标准生成热（kJ/mol）	﹣110.52	﹣393.51	0	﹣201.25

A．计算△H1=kJ/mol B．△H30（填=、＜、＞）
（2）由甲醇在一定条件下制备甲醚．一定温度下，在三个体积均为1.0L的恒容密闭容器中发生反应：2CH3OH（g）CH3OCH3（g）+H2O（g）．实验数据见表：

容器编号	温度（℃）	起始物质的量（mol）			平衡物质的量（mol）
		CH3OH（g）	CH3OCH3（g）	H2O（g）	CH3OCH3（g）	H2O（g）
a	387	0.20	0	0	0.080	0.080
b	387	0.40	0	0
c	207	0.20	0	0	0.090	0.090

下列说法正确的是
A.该反应的正反应为放热反应
B.达到平衡时，容器a中的CH3OH体积分数比容器b中的小
C.容器a中反应到达平衡所需时间比容器c中的长
D.若起始时向容器a中充入CH3OH 0.15mol、CH3OCH3 0.15mol和H2O 0.10mol，则反应将向正反应方向进行
（3）合成气的组成 =2.60时，体系中的CO平衡转化率（α）与温度和压强的关系如图所示．
①α（CO）值随温度升高而（填“增大”或“减小”），其原因是 ．
②图中P1、P2、P3的大小关系为 ， 其判断理由是 ．
（4）甲醇可以制成燃料电池，与合成气制成燃料电池相比优点是：；若以硫酸作为电解质其负极反应为： ．

Answer 1

【答案】
（1）﹣90.73kJ/mol；＞
（2）AD
（3）减小；升高温度时，反应Ⅰ为放热反应，平衡向左移动，使得体系中CO的量增大；反应Ⅲ为吸热反应，平衡向右移动，CO产生的量也增大；总结果，随温度升高，使CO的转化率降低；P3＞P2＞P1；相同温度下，由于反应Ⅰ为气体分子数减小的反应，加压有利于提升CO的转化率；而反应Ⅲ为气体分子数不变的反应，产生CO的量不受压强影响；故增大压强，CO的转化率升高
（4）装置简单，减小了电池的体积；CH3OH﹣6e﹣+H2O=CO2+6H+
【解析】解：（1.）A．反应Ⅰ、CO（g）+2H2（g）CH3OH（g）△H1=﹣201.25KJ/mol﹣（﹣110.52KJ/mol）﹣0=﹣90.73 kJ/mol，所以答案是：﹣90.73 kJ/mol；B．Ⅱ、CO2（g）+3H2（g）CH3OH（g）+H2O（g）△H2=﹣58kJ/mol，Ⅲ、CO2（g）+H2（g）CO（g）+H2O（g）△H3 ， 盖斯定律计算Ⅱ﹣Ⅲ得到CO（g）+2H2（g）CH3OH（g）△H=（﹣58kJ/mol﹣△H3）=90.73 kJ/mol，△H3=+32.73KJ/mol，则△H3＞0，所以答案是：＞；
（2.）A．对比a、c可知，升高温度CH3OCH3（g）的物质的量减小，说明平衡逆向移动，而升高温度平衡向吸热反应移动，则正反应为放热反应，故A正确；B．b等效为a中平衡基础上压强增大一倍，反应气体体积不变，平衡不移动，容器a中的CH3OH体积分数与容器b中的相等，故B错误；C．a中温度高，反应速率快，到达平衡时间更短，故C错误；D．容器a中平衡时c（CH3OCH3）=c（H2O）= =0.080mol/L，c（CH3OH） =0.04mol/L，容器a中化学平衡常数K1= =4，此时浓度商Qc= =0.67＜K=4，反应向正反应进行，故D正确，所以答案是：AD；
（3.）①由图可知，压强一定时，随温度的升高，CO的转化率减小，反应①正反应为放热反应，升高温度，平衡向逆反应方向移动，平衡体系中CO的量增大，反应③为吸热反应，升高温度，平衡向正反应方向移动，又使平衡体系中CO的增大，总结果，随温度升高，CO的转化率减小，所以答案是：减小；反应①正反应为放热反应，升高温度，平衡向逆反应方向移动，平衡体系中CO的量增大，反应③为吸热反应，升高温度，平衡向正反应方向移动，又使平衡体系中CO的增大，总结果，随温度升高，CO的转化率减小；②相同温度下，反应③前后气体分子数不变，压强改变不影响其平衡移动，反应①正反应为气体分子数减小的反应，增大压强，有利于平衡向正反应方向移动，CO的转化率增大，故增大压强有利于CO的转化率升高，故压强：P1＞P2＞P3 ， 所以答案是：P1＞P2＞P3；相同温度下，反应③前后气体分子数不变，压强改变不影响其平衡移动，反应①正反应为气体分子数减小的反应，增大压强，有利于平衡向正反应方向移动，CO的转化率增大，故增大压强有利于CO的转化率升高；
（4.）甲醇可以制成燃料电池，与合成气制成燃料电池相比优点是装置简单，减小了电池的体积，负极甲醇失电子得到二氧化碳，结合电荷守恒书写电极反应CH3OH﹣6e﹣+H2O=CO2+6H+ ， 所以答案是：装置简单，减小了电池的体积；CH3OH﹣6e﹣+H2O=CO2+6H+ ．
【考点精析】关于本题考查的化学平衡状态本质及特征，需要了解化学平衡状态的特征：“等”即 V正=V逆>0；“动”即是动态平衡，平衡时反应仍在进行；“定”即反应混合物中各组分百分含量不变；“变”即条件改变，平衡被打破，并在新的条件下建立新的化学平衡；与途径无关，外界条件不变，可逆反应无论是从正反应开始，还是从逆反应开始，都可建立同一平衡状态（等效）才能得出正确答案．