Question

甲醇是一种可再生能源，具有开发和应用的广阔前景，工业上一般可采用如下反应来合成甲醇： CO(g)+2H₂(g) CH₃OH(g)，现在实验室模拟该反应并进行分析。

（1）下列各项中，不能够说明该反应已达到平衡的是__________（填序号）。

a．恒温、恒容条件下，容器内的压强不发生变化

b．一定条件下，CH₃OH分解的速率和CH₃OH生成的速率相等

c．一定条件下，CO、H₂和CH₃OH的浓度保持不变

d．一定条件下，单位时间内消耗2 mol CO，同时生成1 mol CH₃OH

（2）右图是该反应在不同温度下CO的转化率随时间变化的曲线。

① 该反应的焓变ΔH____________0(填“＞”、“＜”或“＝”)。

② T₁和T₂温度下的平衡常数大小关系是K₁____________K₂(填“＞”、“＜”或“＝”)。

③ 若容器容积不变，下列措施可增加甲醇产率的是______________。

a．升高温度

b．将CH₃OH(g)从体系中分离

c．使用合适的催化剂

d．充入He，使体系总压强增大

（3）2009年10月，中国科学院长春应用化学研究所在甲醇燃料电池技术方面获得新突破，甲醇燃料电池的工作原理如右图所示。

①请写出c口通入的物质发生的相应电极反应式_________

②工作一段时间后，当0.2 mol甲醇完全反应生成CO₂ 时，有___________个电子转移

Answer

（1）d；（2） ① <；② >；③ b；（3）①O2+4e-+4H+=2H2O；② 1.2NA。

【解析】

试题分析：（1）a、反应前后气体系数之和不相等，因此压强相等，说明反应达到平衡，故错误；b、根据化学平衡状态的定义，能够说明达到平衡，故错误；c、根据化学平衡状态的定义，故错误；d、反应方向都是向正反应方向，不能作为达到化学平衡，故正确；（2）①温度越高，反应速率越快，越容易达到平衡，即T2>T1，根据升高温度，CO的转化率降低，说明反应向逆反应方向进行，根据勒夏特列原理，正反应方向是放热反应，即△H<0；②平衡常数只受温度的影响，根据①的分析，K1>K2；③a、升高温度，平衡向逆反应方向移动，甲醇的产量降低，故错误；b、减少生成物的浓度，平衡向逆反应方向移动，产率上升，故正确；c、催化剂对化学平衡无影响，故错误；d、恒容状态，充入非反应气体，各组分的浓度不变，平衡不移动，故错误；（3）①根据原电池的工作原理，H＋向正极移动，即右端为正极，左端为负极，从c口通入空气，即O2＋4H＋＋4e－=2H2O；②负极反应式为：CH3OH＋H2O－6e－=6H＋＋CO2，消耗0.2mol甲醇转移电子的物质的量为0.2×6mol=1.2mol，即转移电子个数为1.2NA。

考点：考查化学平衡状态的判断、勒夏特列原理、化学平衡常数、电极反应式的书写等知识。