Question

工业上用CO生产燃料甲醇，一定条件下发生反应：CO(g)+2H₂(g)CH₃OH(g)。如图表示反应中能量的变化；如图表示一定温度下，在体积为2L的密闭容器中加入4molH₂和一定量的CO后，CO和CH₃OH(g)的浓度随时间变化。

（1）在图1中，曲线_______（填：a或b）表示使用了催化剂；该反应属于_______（填：吸热、放热）反应。

（2）下列说法正确的是______________A．起始充入的CO为2mol        

B．增加CO浓度，CO的转化率增大 

C．容器中压强恒定时，反应已达平衡状态

D．保持温度和密闭容器容积不变，再充入1molCO和2molH₂，再次达到平衡时 n(CH₃OH)/n(CO)会减小

（3）从反应开始到建成平衡， v(H₂)=________；在该温度下CO(g)+2H₂(g)CH₃OH(g)的化学平衡常数为_______________ 。若保持其它条件不变，将反应体系升温，则该反应化学平衡常数____（填“增大”、“减小”或“不变”）。

（4）请在图3中画出平衡时甲醇百分含量（纵坐标）随温度（横坐标）变化的曲线，要求画压强不同的2条曲线_______________（在曲线上标出P₁、P₂，且P₁<P₂）。

（5）有一类甲醇质子交换膜燃料电池，工作时将甲醇转化为甲酸，该电池的负极反应式为_______________。

（6）已知CO、H₂的燃烧热为283kJ/mol、285.8kJ/mol，写出CH₃OH(g)燃烧热的热化学方程式__________________。

（7）常温下，用0.1000 mol•L^-1NaOH溶液滴定20.00mL0.1000 mol•L^-1CH₃COOH溶液所得滴定曲线如图，则点①所示溶液中，关于CH₃COOH、CH₃COO^-、H⁺、OH^-4种微粒的等式为：____________

Answer

b 放热 AC 0.15mol·L-1·min-1 12L2·mol-2 减小 CH3OH-4e-+H2O=HCOOH+4H+ CH3OH (g)+3/2O2(g)=CO2(g)+2H2O ΔH=-763.6kJ/mol C(CH3COOH) + 2C(H+)= C(CH3COO-) + 2C(OH-)

【解析】（1）本题考查催化剂对活化能的影响以及焓变与能量的关系，使用催化剂降低活化能，因此曲线b表示使用催化剂，反应物的总能量大于生成物的总能量，说明此反应是放热反应；（2）本题考查勒夏特列原理和化学平衡状态的判断，A、根据图2，CO起始的浓度为1mol·L－1，则起始时通入CO的物质的量为1×2mol=2mol，故正确；B、增加CO的浓度虽然平衡向正反应方向移动，但CO总量增大，转化率降低，故错误；C、反应前后气体系数之和不相等，因此当压强不变时，说明反应达到平衡，故正确；D、再通入1molCO和2molH2，相当于在原来的基础上增大压强，平衡向正反应方向移动，n(CH3OH)增大，n(CO)的减小，因此比值增大，故错误；（3）本题考查化学反应速率计算和化学平衡常数的计算 CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)

起始(mol·L－1) 1 2 0

变化： 0.75 1.5 0.75

平衡： 0.25 0.5 0.75 根据化学反应速率的数学表达式，v(H2)=1.5/10mol/(L·min)=0.15 mol/(L·min)，根据化学平衡常数的表达式，K=c(CH3OH)/K=c(CH3OH)/[c2(H2)×c(CO)]=0.75/(0.52×0.25)=12，化学平衡常数只受温度的影响，此反应是放热反应，升高温度平衡向逆反应方向移动，即化学平衡常数减小；（4）考查影响化学平衡的因素，横坐标表示温度，升高温度，平衡向逆反应方向移动，甲醇的体积分数降低，增大压强，平衡向正反应方向移动，甲醇的体积分数增大，图像是：；（5）考查电极反应式的书写，甲醇被氧化成甲酸，发生氧化反应，根据原电池的工作原理，负极上发生氧化反应，甲醇在负极上失电子转化成甲酸，因此电极反应式为CH3OH＋H2O－4e－=HCOOH＋4H＋； （6）考查热化学反应方程式的计算，①CO燃烧热的热化学反应方程式为：CO(g)＋1/2O2(g)=CO2(g) △H=－283kJ·mol－1，②氢气燃烧热的热化学反应方程式：H2(g)＋1/2O2(g)=H2O(l) △H－285.8kJ·mol－1，③CO(g)＋2H2(g)=CH3OH(g) △H=－91kJ·mol－1，①＋2×②－③得出：CH3OH(g)＋3/2O2(g)=CO2(g)＋2H2O(l) △H=(－283－285.8×2＋91)kJ·mol－1=－763.6kJ·mol－1；（7）考查溶液中的物料守恒和电荷守恒，①加入10mLNaOH溶液，反应后溶液中的溶质为CH3COONa和CH3COOH，且两者物质的量相等，根据电荷守恒：c(Na＋)＋c(H＋)=c(CH3COO－)＋c(OH－)，根据物料守恒，c(CH3COOH)＋c(CH3COO－)=2c(Na＋)，因此有：c(CH3COOH)＋ 2c(H＋)= c(CH3COO－) + 2c(OH－)。

点睛：本题涉及《化学反应原理》知识的考查，学生易错点在（4）画图像时，注意线的走向与横坐标的关系，横坐标代表温度，此反应是放热反应，随着温度的升高，平衡向逆反应方向移动，甲醇的体积分数降低，因此线的走向是随着温度的升高而降低的，然后作等温线，判断压强与化学平衡移动的关系，增大压强平衡向正反应方向进行，即压强越大，甲醇的体积分数越大，压强的大的曲线在上方；易错点（6）审清题意，让写的是甲醇燃烧热的热化学反应方程式，甲醇的系数为1。