Question

【题目】甲醇是重要的化工原料，又可作为燃料。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，发生的主要反应如下:

I.CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) △H1

II.CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) △H2=+41.2kJ/mol

III.CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)△H3=-49.53kJ/mol

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

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。化学反应热:ΔH=生成物标准生成热总和一反应物标准生成热总和。计算 △H1=_____kJ/mol。

(2)在一容积可变的密团容器中，1molCO与2molH2发生反应:CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) △H1，CO在不同温度下的平衡转化率(a)与压强的关系如图所示。

①a、b两点的反应速率:v(a)___v(b)(填“>”、“<”或“=”)

②T1____T2(填“>”、“<"或“=”)，原因是___________________________。

③在c点条件下，下列叙述能说明上述反应达到化学平衡状态的是_____(填代号)。

a.H2的消耗速率是CH3OH生成速率的2倍 b.CH3OH的体积分数不再改变

C.混合气体的密度不再改变 d.CO和CH3OH的物质的量之和保持不变

④计算图中a点的平衡常数Kp____(kPa)-2(用平衡分压代替平衡浓度计算，分压=总压×物质的量分数)。

(3)合成甲醇尾气中CO的浓度常用电化学气敏传感器进行测量，其中CO传感器可用下图简单表示，则阳极发生的电极反应为_________。

Answer 1

【答案】－90.73＜＜CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)是放热反应，温度升高，平衡逆向移动，CO的平衡转化率减小，故T1<T2bc1.6×10-7(kPa)-2CO+H2O-2e-=CO2+2H+

【解析】

（1）反应热=反应物总键能-生成物总键能，故△H1=-201.25kJ/mol+110.52kJ/mol-0=－90.73kJ/mol；(2) ①b点压强大，压强越大，反应速率越大，则a、b两点的反应速率:v(a) <v(b)；②压强相同时一氧化碳的转化率高，所以平衡正向移动，而正反应是放热反应，温度升高，平衡逆向移动，一氧化碳的转化率减小，故T1<T2；③a.只要反应发生就有H2的消耗速率是CH3OH生成速率的2倍，故错误；b.CH3OH的体积分数不再改变，说明各物质的量不变，反应达到平衡状态，故正确；C.混合气体的密度不再改变，说明气体的物质的量不变，反应达到平衡状态，故正确；d.CO和CH3OH的物质的量之和保持不变，可能平衡也可能未平衡，故错误。答案选bc；④图2中a点CO的转化率为0.5，总压强为0.5106Pa，依据化学平衡三段式列式计算，

CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)

起始量（mol/L） 1 2 0

变化量（mol/L） 0.5 1 0.5

平衡量（mol/L） 0.5 1 0.5

用平衡分压代替平衡浓度计算，分压=总压×物质的量分数，平衡常数Kp===1.6(kPa)-2；（3）阳极是失电子发生氧化反应的物质，结合图示可知是一氧化碳失电子生成二氧化碳同时生成氢离子，电极反应为：CO+H2O-2e-=CO2+2H+。