Question

（16分）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： CO(g)+2H₂(g)     CH₃OH(g)   ΔH< 0。

（1）上述反应的平衡常数表达式为K=                   ，以下有关说法正确的是________

a．恒温、恒容条件下，容器内的压强不发生变化则可逆反应达到平衡

b．一定条件下，H₂的消耗速率是CO的消耗速率的2倍时可逆反应达到平衡

c．保持容器体积不变，升高温度可提高CO的转化率

d．使用合适的催化剂能缩短达到平衡的时间并提高CH₃OH的产率

（2）其它条件相同时，在T₁、T₂（T₁< T₂）两个不同温度下可逆反应达到平衡，请画出CO的转化率随时间变化的示意图。

（3）已知在常温常压下：

① 2CH₃OH(l)+3O₂(g)=2CO₂(g)+4H₂O(g)  ΔH ＝ -a kJ·mol^-1

② 2CO(g)+O₂(g)=2CO₂(g)  ΔH ＝ -b kJ·mol^-1

③ H₂O(g)= H₂O(l)  ΔH＝ -c kJ·mol^-1

则 CH₃OH(l)+ O₂(g) = CO (g) + 2H₂O(l)   ΔH＝______________kJ·mol^-1。

（4）2009年10月，中国科学院长春应用化学研究所在甲醇燃料电池技术方面获得新突破，组装出了自呼吸电池及主动式电堆。甲醇燃料电池的工作原理如图所示。

C极发生的电极反应式为:___________________________，工作一段时间后，当6.4 g甲醇完全反应生成CO₂时，有______N_A个电子发生转移。

（H：1  C：12  O：16）

Answer

（16分）

（1）c(CH3OH) / c(CO)c2(H2)  (2分) ，A（3分）   

（2）（4分）

（3）（b-a-4c）/ 2（2分）

（4）O2+4e-+4H+ = 2H2O（3分），1.2（2分）

【解析】（1）a：该可逆反应：正反应气体系数不同，则容器内压强是个变量，何时恒定了，则说明达到平衡。

b：只给出了两个正反应速率，并不能说明正逆反应速率相等，错；

c： 正反应是放热反应，升温平衡逆向移动，CO的转化率降低

d：催化剂可改变反应速率但不能改变平衡状态和物质的转化率

（2）该可逆反应，正反应是放热反应，升温，反应速率加快，达到平衡所用时间短；平衡逆向移动，CO的转化率降低

（3）由盖斯定律可得总反应：（①－②+4×③）/2

（4）氢离子向正极移动，氧气在反应中得到电子，因此在正极通入的是氧气，所以电极反应式为O2＋4e－＋4H＋=2H2O。

电池总反应为：2CH3OH＋3O2=2CO2＋4H2O；反应中电子转移为12e－，故当6.4 g甲醇完全反应时有1.2NA个电子发生转移