Question

甲醇是一种可再生能源，具有开发和应用的广阔前景，工业上一般可采用如下反应来合成甲醇：
2H₂（g）+CO（g）═CH₃OH（g）
（1）下表所列数据是该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该反应的平衡常数表达式K=

 

，△H

 

0（填“＞”、“＜”或“=”）．
②300℃时，将容器的容积压缩到原来的

1

2

，在其他条件不变的情况下，对平衡体系产生的影响是

 

（填字母）．
A．c（H₂）减少                     B．正反应速率加快，逆反应速率减慢
C．CH₃OH 的物质的量增加           D．重新平衡时c（H₂）/c（CH₃OH）减小
③其他条件相同时，在上述三个温度下分别发生该反应．300℃时，H₂的转化率随时间的变化如图所示，请补充完成250℃、350℃时H₂的转化率随时间的变化示意图．
（2）已知在常温常压下：
①2CH₃OH（l）+3O₂（g）=2CO₂（g）+4H₂O（g）△H=-a kJ?mol^-1
②2CO（g）+O₂（g）=2CO₂（g）△H=-b kJ?mol^-1
③H₂O（g）=H₂O（l）△H=-c kJ?mol^-1
则，CH₃OH（l）+O₂（g）=CO（g）+2H₂O（l）△H=

 

kJ?mol^-1．
（3）科研人员新近开发出一种由甲醇和氧气以强碱做电解质溶液的新型手机电池，可使手机连续使用一个月才充一次电，该电池负极的电极反应式为

 

．

Answer 1

考点：化学平衡常数的含义,用盖斯定律进行有关反应热的计算,化学电源新型电池,化学平衡的影响因素

专题：化学反应中的能量变化,化学平衡专题,电化学专题

分析：（1）①△H由温度对化学平衡移动的影响来确定；
②压缩体积，体系压强增大，浓度增大，平衡常数不变；
③由温度对化学反应速率的影响和对化学平衡的影响来判断；
（2）利用加减法求算反应热．
（3）负极反应为甲醇失去电子生成碳酸根．

解答： 解：（1）①K=

c(CH3OH)

c(CO)?c2(H2)

由表中数据可知温度升高，K值减小，说明平衡向逆反应方向移动，逆反应为吸热反应，正反应即为放热反应△H＜0，
故答案为：

c(CH3OH)

c(CO)?c2(H2)

；＜；
②在其他条件不变的情况下，将容器的容积压缩到原来的

1

2

，体系压强增大，各组分浓度增大，平衡常数不变；
A、将容器的容积压缩到原来的

1

2

，各组分浓度均增大，故A错误；
B、将容器的容积压缩到原来的

1

2

，各组分浓度均增大，正逆反应速率都增大，故B错误；
C、将容器的容积压缩到原来的

1

2

，体系压强增大，化学平衡正向移动，CH₃OH的物质的量增加，故C正确；
D、将容器的容积压缩到原来的

1

2

，体系压强增大，化学平衡正向移动，CH₃OH 的物质的量增大，H₂的物质的量减小，又处于同一容器V相同，所以c（H₂）/c（CH₃OH）
减小，故D正确；
故答案为：CD；
③由表中数据可知温度降低，化学反应速率减小，平衡正向移动，H₂的转化率增大；温度升高，化学反应速率增大，平衡逆向移动，H₂的转化率减小，
故答案为：；
（2）用加减法求算反应热可知①×

1

2

-②×

1

2

+③×2即得，所以△H=（-a kJ?mol^-1）×

1

2

-（-b kJ?mol^-1）×

1

2

+（-c kJ?mol^-1）×2=

1

2

（b-a-4c）kJ?mol^-1，
故答案为：

1

2

（b-a-4c）；
（3）电解质溶液为碱性溶液，此燃料电池的总反应式为：2CH₃OH+3O₂+4OH^-=2CO₃^2-+6H₂O，正极：O₂+4e^-+2H₂O=4OH^-，利用总反应式减去正极反应式可得CH₃OH+8OH^--6e^-=CO₃^2-+6H₂O 即为负极电极反应式，
故答案为：CH₃OH+8OH^--6e^-=CO₃^2-+6H₂O．

点评：本题考点涉及平衡常数平衡移动、反应热的计算、燃料电池的电极反应式的书写等知识，整合性强，但试题难度不大，掌握好基本反应原理和解题方法是解题之关键所在．