Question

1923年以前，甲醇一般是用木材或其废料的分解蒸馏来生产的。现在工业上合成甲醇几乎全部采用一氧化碳或二氧化碳加压催化加氢的方法，工艺过程包括造气、合成净化、甲醇合成和粗甲醇精馏等工序。已知甲醇制备的有关化学反应以及在不同温度下的化学反应平衡常数如下表所示：

（1）反应②是____________（填“吸热”或“放热”）反应。

（2）某温度下反应①中H2的平衡转化率（a）与体系总压强（P的关系如右图所示。则平衡状态由A变到B时，平衡常数K（A）_____K（B）（填“＞”、“＜”或“＝”）。

据反应①与②可推导出K1、K2与K3之间的关系，则K3＝_________（用K1、K2表示）。

（3）在3L容积可变的密闭容器中发生反应②，已知c（CO）与反应时间t变化曲线Ⅰ如右图所示，

若在t0时刻分别改变一个条件，则曲线Ⅰ可变为曲线Ⅱ和曲线Ⅲ。当曲线Ⅰ变为曲线Ⅱ时，改变的条件是           。当曲线Ⅰ变为曲线Ⅲ时，改变的条件是                   。

（4）甲醇燃料电池有着广泛的用途，若采用铂为电极材料，两极上分别通入甲醇和氧气，以氢氧化钾溶液为电解质溶液，则该碱性燃料电池的负极反应式是_________________；

Answer

（1）吸热（2分）；（2）=（2分）；K1·K2 （2分）；

（3）加入催化剂（2分）；将容器的体积(快速)压缩至2L（3分，仅答“加压”给1分）；

（4）CH3OH－6 e-＋8 OH-=CO32-＋6H2O（3分）

【解析】

试题分析：（1）升高温度，化学平衡向吸热反应方向移动。化学平衡常数是可逆反应达到平衡状态时，生成物浓度幂之积与个反应物浓度幂之积的比。根据表格数据可知，升高温度，反应②的化学平衡常数增大，说明温度温度，化学平衡向正反应方向移动，所以该反应的正反应是吸热反应。（2）对于一个确定的化学反应来说，温度不变，化学平衡常数不变，由于图示的是某温度下反应①中H2的平衡转化率（a）与体系总压强P的关系，则由于温度不变，所以平衡常数K(A)= K(B)；反应①的化学平衡常数，反应②的化学平衡常数，可推导出K1、K2与K3之间的关系，则反应③的化学平衡常数。（3）②反应是反应前后气体体积不变的反应，当曲线Ⅰ变为曲线Ⅱ时，反应速率加快，但是达到平衡时CO的浓度不变，因此改变的条件是使用了催化剂；当曲线Ⅰ变为曲线Ⅲ时，反应速率加快，物质CO的浓度由3.0mol/L变为4.5mol/L，则改变的条件是将容器的容积快速压缩至2L；（4）甲醇燃料电池有着广泛的用途，若采用铂为电极材料，两极上分别通入甲醇和氧气，以氢氧化钾溶液为电解质溶液，则通入甲醇的电极为负极，通入氧气的电极为正极，在该碱性燃料电池的负极反应式是CH3OH－6 e-＋8 OH-=CO32-＋6H2O。

【考点定位】考查化学平衡常数与外界条件的关系、外界条件对化学反应速率和化学平衡移动的影响及原电池电极反应式的书写的知识。

【名师点睛】可逆反应进行的最大程度是反应达到平衡状态，当反应达到平衡状态时，个生成物浓度幂之积与个反应物浓度幂之积的比就是该反应的化学平衡常数。化学平衡常数反映了化学反应的转化程度，对于不同的反应，化学平衡常数越大，反应转化的程度就越大，它只与温度有关，而与其它外界条件无关，当化学平衡发生移动时，只要温度不变，则该反应的平衡常数就不变。若反应的平衡常数K≥105，通常认为该反应是彻底完全的化学反应。