Question

【题目】如何降低大气中CO2的含量及有效地开发利用碳资源的研究越来越紧迫。请运用化学反应原理的相关知识研究碳及其化合物的性质.

(1)工业上在恒容密闭容器中用下列反应合成甲醇：CO(g)+2H2(g) CH3OH(g) △H

如表所列数据是反应在不同温度下的化学平衡常数（K）。

温度	250℃	300℃	350℃
K	2.041	0.270	0.012

①由表中数据判断△H ________0 ( 填“＞”、 “ ＜ “ 或 “ ＝ ”) ；

②判断反应达到平衡状态的依据是________.

A.生成CH3OH的速率与消耗CO的速率相等

B.混合气体的平均相对分子质量不变

C.混合气体的密度不变

D.CH3OH、CO、H2的浓度都不再发生变化

③借助上表数据判断，要提高CO的转化率，可采取的措施是________.

A.升温 B.充入更多H2 C.分离出甲醇 D.加入催化剂

(2)CH3OH可以用做燃料电池的燃料，以甲醇与氧气的反应为原理设计，现有电解质溶液是KOH溶液的燃料电池。请写出该电池负极的电极反应式：____________________.

(3)向BaSO4沉淀中加入饱和碳酸钠溶液，充分搅拌，弃去上层清液，如此处理多次，可使BaSO4全部转化为BaCO3，发生反应：BaSO4(s)+CO32-(aq)BaCO3(s)+SO42-(aq)。已知某温度下该反应的平衡常数K=4.0×10－2，BaSO4的Ksp=1.0×10－10，则 BaCO3的溶度积Ksp=________________。

Answer 1

【答案】< BD BC CH3OH+8OH-6e-=CO32-+6H2O 2.5×10-9

【解析】

(1)①由表中数据可知，随着温度的升高，平衡常数减小，说明平衡逆向移动，正反应是放热反应，则ΔH<0，故答案为：<；

②A．生成CH3OH的速率与消耗CO的速率相等均表示正反应速率，不能说明反应达到平衡状态，A错误；

B．混合气体的质量始终不变，建立平衡的过程中混合气的物质的量减小，混合气的平均相对分子质量增大，所以混合气体的平均相对分子质量不变可以说明反应达到平衡状态，B正确；

C．混合气体的质量始终不变，容积不变，则混合气体的密度始终不变，混合气体的密度不变不能说明反应达到平衡状态，C错误；

D．CH3OH、CO、H2的浓度都不再发生变化说明反应达到平衡状态，D正确；

故答案选BD；

③根据表中数据可知随着温度的升高，平衡常数减小，这说明正反应是放热反应。又因为正反应是体积减小的可逆反应，则要提高CO的转化率：

A．升高温度平衡向逆反应方向进行，CO转化率降低，A不符合题意；

B．充入氢气，平衡正向进行，CO转化率增大，B符合题意；

C．分离出甲醇，平衡正向进行，CO转化率增大，C符合题意；

D．加入催化剂不能改变平衡状态，CO的转化率不变，D不符合题意；

故答案选BC；

（2）碱性条件下，CH3OH作燃料电池的负极，发生氧化反应，失去电子变成CO32-，电极反应式为CH3OH+8OH--6e-=CO32-+6H2O，故答案为：CH3OH+8OH--6e-=CO32-+6H2O；

（3）根据方程式可知该反应的平衡常数K＝＝＝＝4.0×10－2，所以BaCO3的溶度积Ksp＝=2.5×10-9，故答案为：2.5×10-9。