Question

甲醇燃料电池被认为是21世纪电动汽车候选动力源

（1）甲醇质子交换膜燃料电池中将甲醇蒸汽转化为氢气的两种反应原理是：

①CH₃OH(g)+H₂O(g)=CO₂(g)+3H₂(g)  △H₁=+49.0 kJ·mol^-1

②CH₃OH(g)+ O₂(g)= CO₂(g)+2H₂(g) △H₂

已知H₂(g)+ O₂(g)=H₂O(g)  △H =-241.8 kJ·mol^-1，则反应②的△H₂=           。

(2)工业上一般可采用如下反应来合成甲醇：CO(g)+2H₂(g)CH₃OH(g)，现实验室模拟该反应并进行分析，下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△H__________0（填“>” “<”或“=”）。

②T₁和T₂温度下的平衡常数大小关系是K₁__________K₂（填“>”“<”或“=”）

③现进行如下实验，在体积为1L的密闭容器中，充入1molCO和3molH₂，测得CO 和CH ₃OH(g)的浓度随时间变化如图所示。

从反应开始到平衡，CO的平均反应速率v（CO）=__________，该反应的平衡常数为K=__________

④恒容条件下，达到平衡后，下列措施中能使n(CH₃OH)/n(CO )增大的有__________

A．升高温度                    B．充入He（g）

C．再充入1molCO 和3molH₂      D．使用催化剂

Answer

（1）-192.8（2）①<②>③0.075mol/L(2分)，1.33(3分)④C

【解析】

试题分析：（1）②－①，整理可得：H2(g)+ O2(g)===H2O(g) △H =△H2－49.0 kJ/mol =－241.8kJ/mol，则△H2= -192.8kJ/mol。

（2）①升高温度，化学反应速率加快，达到平衡所需要的时间缩短，所以温度T2>T1，由于升高温度，CO的转化率降低，说明升高温度，平衡向吸热的逆反应方向移动，该反应的正反应是放热反应，所以反应的焓变ΔH＜0；②升高温度，平衡向吸热的逆反应方向移动，化学平衡常数减小。由于温度T1K2。

③由图像可知，10min时反应达到平衡，此时△c(CO)=0.75mol/L，则从反应开始到平衡，CO的平均反应速率v(CO)=0.075mol/L。平衡时，c(CO)=0.25mol/L，c(H2)=1.5mol/L，c(CH3OH)=0.75mol/L，该反应的平衡常数为K==1.33

④对于可逆反应CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) △H ＜0。A．升高温度，平衡逆向移动，n(CH3OH)减小，n(CO)增大，则n(CH3OH)/n(CO)减小； B．恒容条件下，充入He（g），平衡不发生移动，则n(CH3OH)/n(CO)不变；C．恒容条件下，再充入1molCO 和3molH2，平衡正向移动，能使n(CH3OH)/n(CO )增大； D．使用催化剂，平衡不发生移动，则n(CH3OH)/n(CO)不变；故选C。

考点：化学平衡的移动