Question

【题目】能源问题是现代社会发展的三大基本问题之一。

(1)焦炭可用于制取水煤气。实验测得1.2 g 碳与水蒸气完全反应生成水煤气时，吸收了13.16 kJ热量。该反应的热化学方程式为______________；该反应在________条件下能自发进行（选“高温”、“低温”或“任意温度”）。

(2)甲醇（CH3OH）广泛用作燃料电池的燃料，工业上可由CO和H2来合成，化学方程式为CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)。如图是在不同温度下CO的转化率随时间变化的曲线。

①T1和T2温度下的平衡常数大小关系是K1________（填“>”、“<”或“=”）K2。

②若容器容积不变，下列措施不能增加CO转化率的是________（填字母）。

a．降低温度

b．将CH3OH(g)从体系中分离

c．使用合适的催化剂

③生成甲醇的化学反应速率（v）与时间（t）的关系如图所示。则图中t2时采取的措施可能是_____；

④若在T1℃时，往一密闭容器通入等物质的量CO和H2测得容器内总压强1MPa，40min达平衡时测得容器内总压强为0.6MPa，计算生成甲醇的压强平衡常数KP＝________(MPa)-2（小数点后保留2位小数，用平衡分压代替平衡浓度计算，分压＝总压×物质的量分数）。

(3)甲醇(CH3OH)燃料电池是以铂为电极，以KOH溶液为电解质溶液，在两极区分别加入CH3OH和O2即可产生电流。请写出负极的电极反应为_______________。

Answer 1

【答案】C(s)+H2O(g)=CO(g)+H2(g) H=+131.6 kJ/mol 高温 > c 加压 66.67 CH3OH-6e-+8OH- = CO32-+6H2O

【解析】

(1)焦炭制水煤气时，发生反应为C(s)+H2O(g)=CO(g)+H2(g)。1.2 g 碳为0.1mol，与水蒸气完全反应生成水煤气时，吸收了13.16 kJ热量。由此可写出该反应的热化学方程式；该反应的H>0，由此可确定该反应能自发进行的温度。

(2)①从达平衡所用的时间可确定T1<T2，温度低时CO的转化率大，则表明正反应为放热反应，由此可得出T1和T2温度下的平衡常数大小关系。

②a．降低温度 ，平衡正向移动；

b．将CH3OH(g)从体系中分离，平衡正向移动；

c．使用合适的催化剂 ，加快反应速率，但平衡不发生移动。

③从增大压强、升高温度两方面进行分析，确定图中t2时采取的可能措施。

④假设T1℃时，CO和H2的物质的量都为1mol，参加反应CO的物质的量为x，建立三段式，然后利用“容器内总压强1MPa，40min达平衡时测得容器内总压强为0.6MPa，计算生成甲醇的压强平衡常数KP。

(3)甲醇(CH3OH)燃料电池(以KOH溶液为电解质溶液)中，在两极区分别加入CH3OH和O2即可产生电流，则负极加入CH3OH，放电后生成CO32-和水，由此可写出电极反应式。

(1)焦炭制水煤气时，发生反应为C(s)+H2O(g)=CO(g)+H2(g)。1.2 g 碳为0.1mol，与水蒸气完全反应生成水煤气时，吸收了13.16 kJ热量，该反应的热化学方程式为C(s)+H2O(g)=CO(g)+H2(g) H=+131.6 kJ/mol；该反应的H>0，该反应在高温条件下能自发进行。答案为：C(s)+H2O(g)=CO(g)+H2(g) H=+131.6 kJ/mol；高温；

(2)①从达平衡所用的时间可确定T1<T2，温度低时CO的转化率大，则表明正反应为放热反应，T1和T2温度下的平衡常数大小关系是K1>K2。答案为：>；

②a．降低温度 ，平衡正向移动，CO转化率增大，a符合题意；

b．将CH3OH(g)从体系中分离，平衡正向移动，CO转化率增大，b符合题意；

c．使用合适的催化剂 ，加快反应速率，但平衡不发生移动，c不合题意；

故选c。答案为：c；

③从图中可以看出，改变条件后，v正、v逆都增大，且平衡正向移动，若为升高温度，则平衡逆向移动，所以应为加压。答案为：加压；

④假设CO和H2的物质的量都为1mol，参加反应CO的物质的量为x，建立三段式：

依题意得：，x=0.4mol，生成甲醇的压强平衡常数KP=≈66.67(MPa)-2。答案为：66.67；

(3)甲醇(CH3OH)燃料电池(以KOH溶液为电解质溶液)中，负极加入CH3OH，放电后生成CO32-和水，则负极反应式为CH3OH-6e-+8OH- = CO32-+6H2O。答案为：CH3OH-6e-+8OH- = CO32-+6H2O。