题目内容

一定条件下,在体积为3 L的密闭容器中,一氧化碳与氢气反应生成甲醇(催化剂为Cu2O/ZnO):CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)

根据题意完成下列各题:
(1)反应达到平衡时,平衡常数表达式K=
               ,升高温度,K值       (填“增大”、“减小”或“不变”)。
(2)在500℃,从反应开始到平衡,氢气的平均反应速率v(H2)=             
(3)在其他条件不变的情况下,对处于E点的体系体积压缩到原来的1/2,下列有关该体系的说法正确的是       
a.氢气的浓度减少        b.正反应速率加快,逆反应速率也加快
c.甲醇的物质的量增加    d.重新平衡时n(H2)/n(CH3OH)增大
(4)据研究,反应过程中起催化作用的为Cu2O,反应体系中含少量CO2有利于维持催化剂Cu2O的量不变,原因是:                       (用化学方程式表示)。
(1)K=c(CH3OH)/c(CO)·c2(H2) 减小
(2)2nB/3tBmol·(L·min)1
(3)b  c
(4)Cu2O+CO2Cu+CO2
此题主要考查了化学反应速率以及化学平衡。从图像可知温度高时平衡体系中甲醇含量减少,可以推出CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)反应放热,因此温度升高后,K值减小;从图像可以看出在500℃tB时刻达到平衡,此时甲醇物质的量为nB,反应消耗氢气物质的量为2nB,可求出氢气的平均反应速率为2nB/3tBmol·(L·min)1;加压时,反应物和生产物浓度均增大,正逆反应速率都加快,由勒夏特列原理可知,加压时平衡又移,因此答案为bc;在加热条件下CO能还原Cu2O使其减少,因此反应体系中含有少量二氧化有利于维持Cu2O的量不变。
【思路点拨】解化学平衡问题要求考生理解平衡移动原理,改变外界条件,可不等效的影响正、逆反应速率,从而使化学平衡发生移动。
练习册系列答案
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(14分)甲醇被称为21世纪的新型燃料,工业上通过下列反应①和②,用CH4和H2O为原料来制备甲醇。①CH4(g)+H2O (g)CO(g)+3H2(g)  △H1   ②CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)△H2 将0.2mol CH4和0.3mol H2O(g)通入容积为10L的密闭容器中,在一定条件下发生反应①,达到平衡时,CH4的转化率与温度.压强的关系如图所示:

(1)温度不变,缩小体积,增大压强,①的反应速率             (填“增大”.“减小”.“不变”),平衡向           方向移动。
(2)反应①的△H1       0,(填“﹤”“﹦”“﹥”),其平衡常数表达式为K=               ,100℃,压强为p1时平衡常数的值是                
(3)在压强为0.1Mpa条件下,将a mol CO与3a molH2的混合气体在催化剂作用下进行反应②。为了寻找合成甲醇的温度和压强的适宜条件,某同学设计了三组实验,部分实验条件已经填在下面实验设计表中。请在下空格中填入剩余的实验条件数据。
实验编号
T℃
n(CO)/n(H2
p (Mpa)
I
150
1/3
0.1

 
 
5

350
 
5
(4)近几年开发的甲醇燃料电池是采用铂电极,电池中的质子交换膜只允许质子和水分子通过,其工作原理示意图如下:

请回答
①Pt(a)电极的电极反应式为                                           
②如果该电池工作时电路中通过2mol电子则消耗的CH3OH有          mol。

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