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，请回答下列问题：

（1）一定温度下，在一恒容的密闭容器中，由CO和H₂合成甲醇：

CO（g）+2H₂（g） CH₃OH（g）

①下列情形不能说明该反应已达到平衡状态的是      （填序号）．

A．每消耗1mol CO的同时生成2molH₂

B．混合气体总物质的量不变

C．生成CH₃OH的速率与消耗CO的速率相等

D．CH₃OH、CO、H₂的浓度都不再发生变化

②CO的平衡转化率（α）与温度、压强的关系如图所示．B、C两点的平衡常数K（B）K（C）（填“＞”、“=”或“＜”）．

③某温度下，将2．0mol CO和6．0molH₂充入2L的密闭容器中，达到平衡时测得

c（CO）=0．25mol/L，CO的转化率=      ，此温度下的平衡常数K=      （保留二位有效数字）．

（2）常温下，将V mL、0．20mol/L氢氧化钠溶液逐滴加入到20．00mL、0．20mol/L甲酸溶液中，充分反应，溶液pH=7，此时V      20．00（填“＞”、“=”或“＜”）;当氢氧化钠溶液与甲酸溶液恰好完全反应时，溶液中所含离子浓度由大到小排列顺序_______ _____

（3）温度650℃的熔融盐燃料电池，用（CO、H₂）作反应物，空气与CO₂的混合气体为正极反应物，镍作电极，用Li₂CO₃和Na₂CO₃混合物作电解质．该电池的正极反应式为__________       ．

（4）己知：CH₃OH、H₂的燃烧热（△H）分别为﹣726．5kJ/mol、﹣285．8kJ/mol，则常温下CO₂和H₂反应生成CH₃OH和H₂O的热化学方程式是               ．

Answer

（16分）

（1）①C （2分）② ＞（2分）③ 75% （2分）1．3 （2分）

（2）＜ （2分） c(Na+)>c(HCOO-)>c(OH-)>c(H+）（2分）

（3）O2+4e﹣+2CO2 = 2CO32﹣ （2分）

（4）① CO2（g）+3H2（g）=CH3OH（l）+H2O（l）△H=﹣130．9 kJ/mol （2分）

【解析】

试题分析：（1）①A．每消耗1mol CO的同时生成2molH2，说明正反应速率等于逆反应速率，可以说明反应都平衡，正确；B．因为反应为前后气体体积不等的反应，所以混合气体总物质的量不变可以说明反应都平衡；C．生成CH3OH的速率表示正反应速率，消耗CO的速率也表示正反应速率，二者相等不能说明反应到平衡；D．CH3OH、CO、H2的浓度都不再发生变化可以说明反应都平衡。所以选C 。 ② 从图像分析，温度升高，一氧化碳的转化率降低，说明平衡逆向移动，平衡常数减小，所以B点的平衡常数大于C点的平衡常数。 ③ 平衡时一氧化碳的物质的量为0．25mol/L*2L=0．5mol，所以一氧化碳的转化率=（2-0．5）/2=75% ；根据方程式计算

CO（g）+2H2（g） CH3OH（g）

起始浓度 1 3 0

改变浓度 0．75 1．5 0．75

平衡浓度 0．25 1．5 0．75

所以平衡常数=0．75/（0．25×1．52）=1．3 。

（2）甲酸和氢氧化钠恰好完全反应后溶液为碱性，但溶液的pH=7时，溶液为中性，说明甲酸过量，则氢氧化钠的体积小于20毫升。当甲酸和氢氧化钠恰好完全反应时，溶质只有甲酸钠，溶液中因为甲酸根水解溶液显碱性，所以离子浓度关系为 c(Na+)>c(HCOO-)>c(OH-)>c(H+)。（3）燃料电池中氧气做正极，得到电子，根据Li2CO3和Na2CO3混合物作电解质，所以氧气反应生成碳酸根离子，电极反应为：O2+4e﹣+2CO2 = 2CO32﹣ （4）根据热化学方程式分析，CH3OH（g）+3/2O2（g）=CO2（g）+2H2O（l）△H=﹣726．5 kJ/mol H2（g）+1/2O2（g）=H2O（l）△H=﹣285．8kJ/mol，根据盖斯定律分析，反应②×3-反应①得到热化学方程式为 CO2（g）+3H2（g）=CH3OH（l）+H2O（l）△H=﹣130．9 kJ/mol

考点： 化学平衡的标志，化学平衡的计算，热化学方程式的书写，盖斯定律，化学平衡常数的计算