Question

【题目】甲醇是重要的化工原料，又可作为燃料。一氧化碳与氢气可以合成甲醇：CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) ΔH＜0

（1）若该反应在恒温恒容条件下进行，下列说法正确的是_________；

a．若混合气体的平均摩尔质量不再改变，说明反应已达化学平衡状态

b．反应达到平衡后，通入氩气使压强增大，平衡向右移动，CO转化率增大

c．反应达到平衡后，升高温度，平衡逆向移动，平衡常数减小

d．若使用催化剂，会改变反应的途径，反应的焓变减小

（2）某温度下，在一个容积为2L的密闭容器中进行该反应，已知此温度下的平衡常数K=50 ，反应到某时刻测得各组分的物质的量如下：

物质	CO	H2	CH3OH
物质的量/mol	0.4	0.4	0.8

请比较此时正、逆反应速率的大小：v正 ____v逆（填“>”、“<”或“=”）

（3）CO平衡转化率（α）与温度和压强的关系如图所示。CO平衡转化率[α(CO)] 随温度升高而______（填“增大”或“减小”），其原因是_______。图中的压强由大到小的顺序为________，其判断理由是________。

（4）在直接以甲醇为燃料的燃料电池中，若电解质溶液为酸性，则，负极的反应式为_______________________，正极的反应式为________________________。

Answer 1

【答案】 a c = 减小 升高温度时，该反应为放热反应，平衡向向左移动，使得体系中CO的量增大； P1＞P2＞P3 相同温度下，由于该反应为气体分子数减小的反应，加压有利于提升CO的转化率 CH3OH+H2O-6e--═CO2+6H+ O2+4H++4e--═2H2O

【解析】（1）a．该反应前后气体的物质的量发生变化，但质量不变，混合气体的平均摩尔质量不再改变，说明反应已达化学平衡状态，故正确；b．反应达到平衡后，通入氩气，压强不变，但反应物和生成物的浓度不变，平衡不移动，CO转化率不变，故错误；c．反应达到平衡后，升高温度，平衡逆向移动，平衡常数减小，故正确；d．使用催化剂，会改变反应的途径，但反应的焓变不变，故错误；故答案为：a c；

（2）此时Qc===K=50L2mol-2，所以反应处于平衡状态，正、逆反应速率相等，故答案为：=；

（3）由图可知，压强一定时，随温度的升高，CO的转化率减小，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， CO的转化率减小；该反应为气体分子数减小的反应，相同温度下，加压有利于提升CO的转化率，故压强：P1＞P2＞P3，故答案为：减小；该反应为放热反应，升高温度时，平衡向向左移动，使得体系中CO的量增大，CO的转化率减小；P1＞P2＞P3；相同温度下，正反应为气体分子数减小的反应，增大压强有利于提升CO的转化率；

（4）在直接以甲醇为燃料的燃料电池中，若电解质溶液为酸性，负极上甲醇发生氧化反应，反应式为CH3OH+H2O-6e--═CO2+6H+，正极上氧气发生还原反应，反应式为O2+4H++4e--═2H2O，故答案为：CH3OH+H2O-6e--═CO2+6H+；O2+4H++4e--═2H2O。