题目内容
【题目】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)随时间的变化如下表：
时间(s) | 0 | 1 | 2 | 3 | 5 |
n(CO)(mol) | 0.020 | 0.011 | 0.008 | 0.007 | 0.007 |
(1)图中表示CH3OH的变化的曲线是_______。
(2)用H2表示从0~2s内该反应的平均速率v(H2)=___________________。
(3)该反应达到最大限度时CO的转化率为___________。
(提示：转化率=
×100%)
(4)能说明该反应已达到平衡状态的是______。
a. CO与H2的浓度保持不变 b. 容器内密度保持不变
c. 容器内压强保持不变 d. 每消耗1molCH3OH的同时有2mol H–H形成
(5)CH3OH与O2的反应可将化学能转化为电能，其工作原理如下图所示，图中CH3OH从______(填A或B)通入。
【答案】b 0.006mol/(Ls) 65% ac A
【解析】
(1)CH3OH是生成物，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=
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)该反应达到最大限度时CO的转化率根据
×100%计算；
(4)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；
(5)在甲醇燃料电池中通入甲醇的电极为负极，通入氧气的电极为正极。
(1)CH3OH是生成物，随反应进行物质的量增大。根据方程式CO(g)+2H2(g) 
CH3OH(g) CO物质的量的减少量等于CH3OH物质的量的增加量。图表中CO的物质的量0-3s变化量为0.02mol-0.007mol=0.013mol，则△n(CO)=△n(CH3OH)= 0.013mol，△c(CH3OH)=
=0.0065mol/L，可知图象中只有b符合，所以表示CH3OH浓度变化的曲线为b；
(2)0～2s内CO物质的量变化量=0.02mol-0.008mol=0.012mol，v(CO)=
=0.003mol/（Ls），根据方程式中物质转化关系可知v(H2)=2v(CO)=0.006mol/（Ls）；
(3)该反应达到平衡时CO的转化量△n(CO)=0.02mol-0.007mol=0.013mol，开始投入量为0.02mol，所以该反应达到最大限度时CO的转化率为×100%=
×100%=65%；
(4)a.若CO与H2的浓度保持不变，说明反应达到平衡状态，a正确；
b.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，b错误；
c.恒温恒容的条件下，压强之比等于物质的量之比，反应前后气体物质的量变化，当容器内压强保持不变，说明各物质的物质的量不变，说明反应处于平衡状态，c正确；
d.消耗1molCH3OH，表示的方向为逆反应方向， 形成2mol H–H表示的方向也是逆反应方向，不能说明正反应速率等于逆反应速率，不能判断反应处于平衡状态，d错误；
故合理选项是ac；
(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，在负极反应，所以CH3OH从A通入。
