Question

目前工业上有一种方法是用CO₂生产燃料甲醇。一定条件下发生反应：CO₂（g）+3H₂（g）CH₃OH（g）+H₂O（g），图1表示该反应过程中能量（单位为kJ·mol^—1）的变化。

（1）该反应为         热反应，原因是                    。

（2）下列能说明该反应已经达到平衡状态的是         （填序号）

A．v（H₂）=3v（CO₂）                  

B．容器内气体压强保持不变

C．v_逆（CO₂）=v_正（CH₃OH）

D．容器内气体密度保持不变

（3）在体积为1 L的密闭容器中，充入1 molCO₂和3 molH₂，测得CO₂和CH₃OH（g）的浓度随时间变化如图2所示。从反应开始到平衡，用氢气浓度变化表示的平均反应速率v（H₂）=                 。 达平衡时容器内平衡时与起始时的压强之比            。

（4）甲醇、氧气在酸性条件下可构成燃料电池，其负极的电极反应式为               。

Answer

（1）放热（1分）; 反应物的总能量高于生成物的总能量（1分）

（2）BC（2分,答对1个只给1分）

（3）0.225mol/（L.min） （2分）; 5:8 （或0.625）（2分）

（4）CH3 OH - 6e- + H2O ＝ 6H+ + CO2（2分）;

【解析】

试题分析：（1）从图分析，反应物的总能量大于生成物的总能量，反应为放热。。（2）A、没有说明反应速率的方向不能说明到平衡，错误；B、反应前后气体的物质的量和不等，所以当压强不变，能说明反应到平衡，正确；C、二者的正逆反应相等，说明反应到平衡，正确；D、反应体系气体总质量不变，容器的体积不变，所以密度始终不变，不能说明到平衡，故选BC。（3）二氧化碳的浓度改变量为1.00-0.25=0.75mol/L，结合方程式分析，氢气的浓度改变量为0.75×3=2.25mol/L，则氢气表示反应速率=2.25/10=0.225mol/（L.min）; 反应前的物质的量为1+3=4mol，反应后的物质的量为二氧化碳：0.25mol，氢气的物质的量为3-2.25=0.75mol，甲醇的物质的量为0.75mol，水的物质的量为0.75mol，总物质的量为0.25+0.75+0.75+0.75）= 2.5，根据压强比等于物质的量比分析，平衡时与起始时的压强比=2.5:4= 5:8 （或0.625）。（4）甲醇在酸性条件下形成原电池，甲醇做负极，失去电子生成二氧化碳和氢离子，电极反应为CH3 OH - 6e- + H2O ＝ 6H+ + CO2。

考点：反应热的判断，化学平衡的标志，反应速率的计算，原电池电极反应的书写