Question

9．近年来甲醇用途日益广泛，越来越引起商家的关注，工业上甲醇的合成途径多种多样．现有实验室中模拟甲醇合成反应，在2L密闭容器内，400℃时反应：CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）△H＜0，体系中n（CO）随时间的变化如表：

时间（s）	0	1	2	3	5
n（CO）（mol）	0.020	0.011	0.008	0.007	0.007

（1）图1中表示CH₃OH的变化的曲线是b．
（2）用H₂表示从0～2s内该反应的平均速率v（H₂）=0.006mol•L^-1•s^-1．
（3）能说明该反应已达到平衡状态的是b c．
a．v（CH₃OH）=2v（H₂）             b．容器内压强保持不变
c．2v_逆（CO）=v_正（H₂）               d．容器内密度保持不变
（4）已知常温常压下1g液态甲醇燃烧生成CO₂气体和液态水放出22.68kJ的热量，则该反应的热化学方程式为：CH₃OH（l）+$\frac{3}{2}$O₂（g）═CO₂（g）+2H₂O（l）△H=-725.76kJ•mol^-1．
（5）CH₃OH与O₂的反应可将化学能转化为电能，其工作原理如图2所示，图中CH₃OH从A（填A或B）通入，b极的电极反应式是O₂+4e^-+2H₂O=4OH^-．

Answer 1

分析 （1）CH₃OH是产物，随反应进行浓度增大，平衡时物质的量为CO物质的量的变化量△n（CO）；
（2）根据v=$\frac{△c}{△t}$计算v（CO），再利用速率之比等于化学计量数之比计算v（H₂）；
（3）当反应达到平衡状态时，正逆反应速率相等，各物质的浓度不再改变，由此衍生的一些物理量也不变；
（4）在25℃、101kPa下，1g甲醇（CH₃OH）燃烧生成CO₂和液态水时放热22.68kJ，则可以求出1mol甲醇完全燃烧生成二氧化碳和液态水放出的热量，再写出热化学方程式；
（5）CH₃OH与O₂的反应可将化学能转化为电能，形成的是原电池反应，甲醇在负极失电子发生氧化反应，正极是氧气得到电子发生还原反应．

解答 解：（1）CH₃OH是产物，随反应进行物质的量增大，平衡时物质的量为CO物质的量的变化量△n（CO），图表中CO的物质的量0-3s变化=0.02mol-0.007mol=0.013mol，所以图象中只有b符合，
故答案为：b；    
（2）0～2s内CO物质的量变化=0.02mol-0.008mol=0.012mol，v（CO）=$\frac{\frac{0.012mol}{2L}}{2s}$=0.003mol/（L•s），v（H₂）=2v（CO）=0.006mol•L^-1•s^-1，
故答案为：0.006mol•L^-1•s^-1；   
（3）a．反应速率之比等于化学方程式计量数之比为正反应速率之比，2v（CH₃OH）=v（H₂），故a错误；
b．反应前后气体物质的量变化，当容器内压强保持不变说明反应大多平衡状态，故b正确；
c．反应速率之比等于化学方程式计量数之比为正反应速率之比，2v_逆（CO）=v_正（H₂），说明CO正逆反应速率相同，反应大多平衡状态，故c正确；
d、根据质量守恒定律知，混合物质量始终不变，容器的体积不变，则容器内混合气体的密度始终不变，所以不能据此判断是否达到平衡状态，故d错误；
故答案为：bc；
（4）在25℃、101kPa下，1g甲醇（CH₃OH）燃烧生成CO₂和液态水时放热22.68kJ，则1mol甲醇完全燃烧生成二氧化碳和液态水放热=22.68kJ×32=725.76KJ，所以甲醇燃烧的热化学方程式为：CH₃OH（l）+$\frac{3}{2}$O₂（g）═CO₂（g）+2H₂O（l）△H=-725.76 kJ•mol^-1；
故答案为：CH₃OH（l）+$\frac{3}{2}$O₂（g）═CO₂（g）+2H₂O（l）△H=-725.76kJ•mol^-1；
（5）电子由a流向b说明a为负极，b为正极，CH₃OH与O₂的反应可将化学能转化为电能，甲醇失电子发生氧化反应，所以CH₃OH从A通，B通入氧气，b电极发生的电极反应为氧气得到电子生成氢氧根离子，电极反应为：O₂+4e^-+2H₂O=4OH^-，
故答案为：A； O₂+4e^-+2H₂O=4OH^-．

点评 本题考查了化学平衡状态的判断、化学反应速率的影响因素和计算、热化学方程式书写、原电池原理等知识点，题目难度中等，注意基础知识的积累和理解．