Question

【题目】煤的气化在煤化工业中占有重要地位，至今仍然是化学工业的重要组成部分．

（1）已知H2（g）、CO（g）和CH3OH（l）的燃烧热分别为﹣285.8kJ/mol、﹣283.0kJ/mol和﹣726.5kJ/mol．请写出CH3OH（l）完全燃烧生成二氧化碳和液态水的热化学方程式：______________________________．

（2）工业上一般在恒容密闭容器中采用下列反应合成甲醇：CO（g）+2H2（g）CH3OH（g）△H．下表所列数据是该反应在不同温度下的化学平衡常数（K）

温度/℃	250	300	350
K/L2mol﹣2	2.041	0.270	0.012

①该反应的平衡常数的表达式是____________，由表中数据判断△H__0（填“＞”、“=”或“＜”）

②某温度下，将2molCO和6molH2充入2L的密闭容器中，充分反应后，4min达到平衡时测得c（CO）=0.2mol/L，此时的温度为______，则反应速率v（H2）=_______．

（3）T℃时，在t0时刻，合成甲醇反应CO（g）+2H2（g）CH3OH（g）达到平衡，若在t1时刻将容器的体积缩小为原来的，在t2时刻又达到新的平衡，请在图中用曲线表示t1～t2时间段氢气、甲醇物质的量浓度随时间变化的趋势示意图（其他条件不变，曲线上必须标明氢气、甲醇）．_______．

（4）如果用CH3OH和空气作燃料电池，用KOH作电解质溶液，请写出该燃料电池的负极的电极反应式__________________．

Answer 1

【答案】 CH3OH（l）+O2（g）=CO2（g）+2 H2O △H=﹣726.5kJmol﹣1　． K=　　 ＜ 250℃ 0.4molL﹣1min﹣1　 CH3OH﹣6e﹣+8OH﹣=CO32﹣+6H2O

【解析】（1）已知CH3OH（l）的燃烧热为-726.5kJ/mol，则CH3OH完全燃烧生成二氧化碳和液态水的热化学方程式为CH3OH（l）+3/2O2（g）=CO2（g）+2 H2O（l）△H=-726.5kJmol-1；

（2）①平衡常数为生成物浓度的幂次方之积比上反应物浓度的幂次方之积，则CO（g）+2H2（g）CH3OH（g）反应的平衡常数的表达式K=c(CH3OH)/c(CO)c2(H2)；升高温度，平衡向吸热方向移动，根据表格知，温度越高，化学平衡常数越小，说明平衡向逆反应方向移动，所以正反应是放热反应，即△H＜0；②

CO（g）+2H2（g）CH3OH（g）

开始 1mol/L 3mol/L 0

转化 0.8mol/L 1.6mol/L 0.8mol/L

平衡 0.2mol/L 1.4mol/L 0.8mol/L

平衡常数K=0.8/0.2×1.42=2.04，所以是250℃；反应速率v（H2）=1.6mol/L/4min=0.4molL-1；

（3）若在t1时刻将容器的体积缩小为原来的1/2，相当于增大压强，各组分的浓度立即增加原来的一倍，然后是平衡开始正向移动，至t2时刻又达到新的平衡，图示如下见答案；（4）用CH3OH和空气作燃料电池，用KOH作电解质溶液，负极CH3OH失电子发生氧化反应，则负极的电极反应式为CH3OH﹣6e﹣+8OH﹣=CO32﹣+6H2O。