题目内容
【题目】回答下列问题:
(1)已知室温下CO的燃烧热为283kJ/mol，则CO的燃烧热的热化学方程式为____。
(2)工业上利用CO和H2合成清洁能源CH3OH，其反应为:CO(g)+2H2(g)
CH3OH(g) H=-116kJ/mol，如图①表示CO的平衡转化率(
)随温度和压强变化的示意图中横坐标X表示的是_________，Y1______Y2(填“＜”、“=”、“＞”)；
(3)合成甲醇的反应原理为:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)，在0.5L的密闭器中，充入1 mol CO2和3molH2，在500℃下生反应，测得CO2(g和CH3OH(g)的量随时间变化如图②所示。
①反应进行到4min时，v(正)____v(逆)(填“＜”、“=”、“＞”)，0～4min，H2的平均反应速率v(H2)=_____________；
②该温度下平衡常数为_____________；
③下列能说明该反应已达到平衡状态的是___________；
A. v正(CH3OH)=3v逆(H2)
B.CO2、H2、CH3OH和H2O浓度之比为1:3:1:1
C.恒温恒压下，气体的体积不再变化
D.恒温恒容下，气体的密度不再变化
(4)为提高燃料的能量利用率，常将其设计为燃料电池。某电池以甲醇为燃料，空气为氧化剂，KOH溶液为电解质溶液，以具有催化作用和导电性能的稀土金属为电极写出该燃料电池的负极反应式：_________。
【答案】CO(g)+ 
O2(g) = CO2(g) △H=-283kJ/mo1 压强 ＜ ＞ 0.75 mol·L1·min1 
C CH3OH - 6e- + 8 OH- = CO32-+6H2O
【解析】
(1)根据CO的燃烧热为283kJ/mo1，结合燃烧热的化学方程式的书写要求书写；
(2)CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)△H=-116kJ/mo1，反应是气体体积减小的放热反应，图象中CO 的平衡转化率随X增大而增大，相同条件下Y1和Y2条件下一氧化碳转化率Y1＞Y2，结合温度和压强对平衡的影响分析判断；
(3)①图象分析4min时，甲醇和二氧化碳浓度随时间增长变化，反应未达到平衡状态，根据图像先计算v(CO2)，再根据方程式计算v(H2)；②15min反应达到平衡状态，根据平衡时甲醇的物质的量为0.75mol，结合三段式计算平衡常数K；③根据正逆反应速率相同，各组分含量保持不变分析判断；
(4)负极发生氧化反应，甲醇被氧化生成碳酸钾，据此书写电极反应式。
(1)CO的燃烧热为283kJ/mo1，则燃烧热的热化学方程式为CO(g)+O2(g)CO2(g)△H=-283kJ/mo1，故答案为：CO(g)+O2(g)CO2(g)△H=-283kJ/mo1；
(2)CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)△H=-116kJ/mo1，该反应是气体体积减小的放热反应，图象中CO 的平衡转化率随X增大而增大，则X 表示的是压强，Y表示的是温度，相同条件下，在Y1和Y2条件下一氧化碳转化率Y1＞Y2，升高温度，平衡逆向移动，则温度Y1＜Y2，故答案为：压强；＜；
(3)①反应进行到4min 时，随时间变化，甲醇增加，二氧化碳减小，说明反应继续正向进行，v(正)＞v(逆)；0～4min，二氧化碳物质的量变化1mol-0.5mol=0.5mol，CO2的平均反应速率v(CO2)=
=0.25mol/(Lmin)，则v(H2)=3 v(CO2)=3×0.25mol/(Lmin)=0.75mol/(Lmin)，故答案为：＞；0.75 mol/(Lmin)；
②15min反应达到平衡状态，甲醇平衡浓度为0.75mol/L，二氧化碳平衡浓度为0.25mol/L，
CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)
起始量(mol) 1 3 0 0
变化量(mol) 0.75 2.25 0.75 0.75
平衡量(mol) 0.25 0.75 0.75 0.75
K=
=，故答案为：；
③A．速率之比等于化学方程式中的化学计量数之比，3v正(CH3
(4)燃料电池中，通入燃料的为负极，负极发生氧化反应，甲醇被氧化生成碳酸钾，电极方程式为CH3OH - 6e- + 8 OH- = CO32-+6H2O，故答案为：CH3OH - 6e- + 8 OH- = CO32-+6H2O。
