题目内容
(18分)工业上一般在恒容密闭容器中可以采用下列反应合成甲醇:
CO(g) + 2H2(g)
CH3OH(g) ΔH
(1)判断反应达到平衡状态的依据是 (填序号)。
a. 生成CH3OH的速率与消耗CO的速率相等
b. 混合气体的密度不变
c. 混合气体的总物质的量不变
d. CH3OH、CO、H2的浓度都不再发生变化
(2)CO在不同温度下的平衡转化率与压强的关系如图1。![]()
①该反应△H___0(填“>”或“<”)。
②实际生产条件控制在250℃、1.3ⅹ104 kPa左右,选择此压强的理由是_______。
(3)右图2表示在温度分别为T1、T2时,平衡体系中H2的体积分数随压强变化曲线,A、C两点的反应速率A____C(填“>”、“=”或“<”,下同),A、C两点的化学平衡常数A_____C,由状态B到状态A,可采用______的方法(填“升温”或“降温”)。![]()
(4)一定条件下,0.5mol甲醇蒸气完全燃烧生成二氧化碳气体和液态水,放出Q KJ的热量。写出该反应的热化学方程式 。
(5)图3是甲醇燃料电池(电解质溶液为KOH溶液)结构示意图,写出 a处电极上发生的电极反应式 。![]()
(1)c d (2分)
(2)① <(2分) ② 在1.3×104Kpa下,CO转化率已较高,再增大压强CO转化率提高不大,而生产成本增加,故得不偿失。(2分)
(3)<,= ,升温(共6分,各2分)
(4)2CH3OH(g)+3O2(g)=2CO2(g)+4H2O(l) △H=" -4Q" kJ/mol(3分)
(5)CH3OH-6e-+8OH- = CO32-+6H2O(3分)
解析试题分析:(1)a.都在说正反应速率,不能说明平衡。b.由于气体体积不变,而且反应前后质量守恒,所以密度也不发生改变。c.由于反应前后物质的量发生改变,当不再改变时达到平衡。d.当浓度不再改变时,说明正逆反应速率相等,达到平衡。
(2)①由于升高温度,CO的转化率减小,反应逆向移动,说明反应放热,△H>0;②在1.3×104Kpa下,CO转化率已较高,再增大压强CO转化率提高不大,而生产成本增加。
(3)加大压强,氢气体积分数减小,反应正移,,所以A点反应速率小于C点。在同一温度下,平衡常数相等。由B变到A,只是温度发生变化,压强不变,所以只需要升温。(4)先写化学方程式,并标识出每一种物质的状态,最后标明焓变,带正负号和单位。(5)甲醇作负极,失电子,生成碳酸根和水。
考点:化学反应平衡原理,平衡常数的比较,热化学方程式的书写,原电池的电极反应。
点评:本题综合性较强,考到了很多基础的知识点,学生需要熟练掌握,难度不大。