Question

工业上用下列反应合成甲醇：CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）△H

（1）下列状态下可以肯定该反应已达化学平衡的是

 

（填字母序号）
a．生成CH₃OH的速率与消耗CO的速率相等
b．CH₃OH、CO、H₂的浓度不再发生变化
c．混合气体的相对平均分子质量不变
d．混合气体的密度不变
（2）如图1表示该反应在不同温度时甲醇的物质的量随时间的变化情况．
①由图中数据判断反应的△H

 

0（填“＞”或“=”或“＜”）；选择适宜的催化剂，

 

（填“能”或“不能”）改变该反应的反应热．
②300℃时反应达到平衡后，若其它条件不变，将容器体积缩小到原来的

1

2

，氢气物质的量的浓度将

 

（填“增大”或“减小”或“不变”）
③某温度下，将2mol CO和6mol H₂充入2L的密闭容器中，充分反应10min后达到平衡，测得c（CO）=0.2mol/L，则CO的转化率为

 

；用CH₃OH表示该过程的反应速率：v（CH₃OH）=

 

mol/（L?min）
（3）如图2是甲醇燃料电池（电解质溶液为KOH溶液）结构示意图．写出a处电极的电极反应式

 

．
（4）64g甲醇在氧气中充分燃烧，将产物通入2L 1.5mol/L KOH溶液中充分反应后，溶液中离子浓度由大到小排列的顺序是

 

．

Answer 1

考点：化学平衡的计算,反应热和焓变,化学电源新型电池,化学平衡状态的判断

专题：基本概念与基本理论

分析：（1）根据化学平衡的特征判断；
（2）①根据温度对化学平衡的影响来回答，根据催化剂对平衡的影响作判断；
②根据压强对平衡的影响判断；
③利用三段式计算；
（3）a电极是电子流出的电极，为负极，则甲醇在此电极上失电子发生氧化反应，据此写电极反应式；
（4）根据燃烧产生的二氧化碳与KOH溶液反应的生成物结合盐类的水解知识排序．

解答： 解：（1）a．生成CH₃OH的速率与消耗CO的速率相等，都是表示的正反应速率，不能判断反应是否处于平衡状态，故a错误；
b．CH₃OH、CO、H₂的浓度不再发生变化，说明反应已经处于平衡状态了，故b正确；
c．该反应气体质量守恒，反应前后物质的量不等，所以当混合气体的相对平均分子质量不变时，说明反应已经处于平衡状态，故c正确；
d．在反应前后体积和质量都不变，所以混合气体的密度不变不能判断反应是否处于平衡状态，故d错误；
故选bc；
（2）①由图可知，500℃是甲醇的物质的量少，即反应逆向移动，所以该反应的正反应为放热反应，△H＜0，加入催化剂对平衡的移动没有影响，所以不改反应热，故答案为：＜；不能；
②减小体积，压强增大，虽然平衡正向移动，但氢的浓度比起始要大，故答案为：增大；
③利用三段式计算，
                CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）
起始（mol）       2            6          0
转化（mol）      1.6                     1.6
平衡（mol）     0.2×2=0.4                1.6
CO的转化率为

1.6

2

×100%=80%
v（CH₃OH）=

1.6 2

10

mol/（L?min）=0.08mol/（L?min）
故答案为：80%；0.08；
（3）a电极是电子流出的电极，为负极，则甲醇在此电极上失电子发生氧化反应，据此写电极反应式为CH₃OH-6e^-+8OH^-=CO₃^2-+6H₂O，
故答案为：CH₃OH-6e^-+8OH^-=CO₃^2-+6H₂O；
（4）64g甲醇燃烧产生的二氧化碳2mol与2L 1.5mol/LKOH溶液反应的生成2mol碳酸氢钾和1mol碳酸钾，碳酸根水解显碱性，可知溶液中离子浓度大小顺序为c（K⁺）＞c（HCO₃^-）＞c（CO₃^2- ）＞c（OH^-）＞c（H⁺），故答案为：c（K⁺）＞c（HCO₃^-）＞c（CO₃^2- ）＞c（OH^-）＞c（H⁺）．

点评：本题主要考查平衡状态的判断、影响平衡移动的因素、转化率、反应速率的计算、电极反应的书写，有一定的综合性，中等难度．