Question

（15分）甲醇来源丰富，价格低廉，是一种重要的化工原料，有着非常重要、广泛的用途。工业上通常用水煤气在恒容、催化剂和加热的条件下生产甲醇，其热化学方程式为：

2H₂(g)+CO(g)CH₃OH(g)    ΔH=-90.8kJ/mol。

（1）该反应的平衡常数表达式为：K=       ，如升高温度，K值将      （填：增大、减小或不变）。

（2）以下各项不能说明该反应达到平衡状态的是             .

A、混合气体的密度保持不变         B、甲醇的质量分数保持不变

C、CO的浓度保持不变              D、2v_逆(H₂)=v_正(CH₃OH)

（3）在210⁰C、240⁰C和270⁰C三种不同温度、2 L恒容密闭容器中研究合成甲醇的规律。

上图是上述三种温度下不同的H₂和C0的起始组成比（起始时CO的物质的量均为1 mol)与CO平衡转化率的关系，则曲线Z对应的温度是        。由起始达到a点所需时间为5min，则H₂的反应速率      mol/(L·min)。

（4）某兴趣小组设计了如图所示的甲醇燃料电池装置。

①该电池工作时，正极是     极（填“a”或 “b”）；

②该电池负极反应的离子方程式为                                     。

Answer

（15分）

（1）K=c(CH3OH)/[c2(H2)·c(CO)] 减小 （2）AD

（3）2700C 0.1mol/(L·min) （4）a CH3OH-6e-+H2O = CO2↑+6H+

【解析】

试题分析：（1）根据平衡常数表达式的书写原则，2H2(g)+CO(g) CH3OH(g)的平衡常数表达式为：K=c(CH3OH)/[c2(H2)·c(CO)]，该反应是放热反应，升高温度，K值减小。

（2）A、在恒容、密闭容器中，混合气体的密度始终保持不变 ，不能说明可逆反应处于平衡状态，选；B、甲醇的质量分数保持不变，说明甲醇的浓度不变，说明达到了平衡状态，不选；C、CO的浓度保持不变，说明达到了平衡状态，不选；D、正逆反应速率之比应等于其系数之比，应为v逆(H2)=2v正(CH3OH)，选;选AD。

（3）当H2和C0的起始组成比相同时，该反应是放热反应，升高温度，平衡逆向移动，CO的转化率降低，则曲线Z对应的温度是2700C。根据2H2(g)+CO(g)CH3OH(g)

起始浓度 0.75 0.5 0

变化浓度 0.5 0.25 0.25

平衡浓度 0.25 0.25 0.25

则H2的反应速率=0.5/5=0.1mol/(L·min)。

（4）①在甲醇燃料电池中，甲醇在负极失电子，而氧气在正极得电子，所以该电池工作时，正极是a极，②甲醇在负极失电子生成CO2 和水，该电池负极反应的离子方程式为CH3OH-6e-+H2O = CO2↑+6H+ 。

考点：考查平衡常数表达式及影响因素，可逆反应达到平衡状态的判断，燃料电池的工作原理。