Question

（11分）工业上将煤气化过程中生成的CO和H₂在一定条件下反应制得甲醇，反应的方程式为：CO(g)+2H₂(g) CH₃OH(g)。请根据图示回答下列问题：

（1）从反应开始到平衡，用H₂浓度变化表示的平均反应速率v(H₂) =____    ；平衡时CO的转化率为____           。

（2）该反应的平衡常数表达式为               ；若升高反应温度，该反应的平衡常数将     （填“增大”、“减小”或“不变”）。

（3）若在一定温度下，向一恒压容器中充人1 mol CO、2mol H₂和1 mol CH₃OH，反应达到平衡时，测得混合气体的密度是同温同压下起始混合气体密度的0.8倍，则到达平衡状态前该反应向____     （填“正”或“逆”）反应方向进行。

（4）根据图二，甲醇分解的热化学方程式为                。

（5）若以甲醇为原料制成燃料电池，在碱性介质中负极的电极反应式为____       。

Answer

（1）0.3 mol/(L∙min) ，75% （2）c(CH3OH)/c(CO)·c2(H2)，减小 （3）逆 （4）CH3OH(g)CO(g)+2H2(g) ΔH=+91 KJ/mol (5)CH3OH+8OH- -6e-=CO32-+6H2O

【解析】

试题分析：（1）从反应开始到平衡，用CO浓度变化表示的平均反应速v(CO)=(2.00-0.50)mol/L÷10min=0.15mol/(L∙min)；由于v(H2)=2V(CO)，所以v(H2)= 0.3 mol/(L∙min)；平衡时CO的转化率为(1.5mol/L÷2.00mol/L)×100%=75%，（2）该反应的平衡常数表达式为K=c(CH3OH)/c(CO)·c2(H2)，由于反应物的能量高于生成物，所以该反应是放热反应。根据平衡移动原理，若升高反应温度，平衡向吸热的逆反应方向移动，该反应的平衡常数将减小；（3）由于反应前后气体的质量不变，若在一定温度下，向一恒压容器中充人1 mol CO、2mol H2和1 mol CH3OH，反应达到平衡时，测得混合气体的密度是同温同压下起始混合气体密度的0.8倍，密度减小，说明反应后气体的体积增大，反应逆向进行，为使越强与原来相等就应该扩大容器的容积，故到达平衡状态前该反应向逆反应方向进行。（4）根据图二可知1mol的甲醇分解产生1mol的CO和2mol的H2，反应需要吸热（510-419）KJ=91 KJ，所以甲醇分解的热化学方程式为CH3OH(g)CO(g)+2H2(g) ΔH=+91 KJ/mol ；（5）若以甲醇为原料制成燃料电池，通入甲醇的电极为负极，在碱性介质中负极的电极反应式为CH3OH+8OH- -6e-=CO32-+6H2O。

考点：考查化学反应速率的计算、物质的平衡转化率、反应进行的方向的判断、热化学方程式的书写及原电池反应的电极式的书写的知识。