Question

近年来甲醇用途日益广泛，工业上甲醇的合成途径多种多样。现有实验室中模拟甲醇合成反应，在2L密闭刚性的容器内，加入物质的量之比为的和，400℃时反应：

体系中随时间的变化如下表：

时间（s）	0	1	2	3	5
	0.020	0.011	0.008	0.007	0.007

(1)用表示从0~2s内该反应的平均速率_______________。

(2)能说明该反应已达到平衡状态的是_______________。

a．    b．容器内压强保持不变

c．    d．容器内密度保持不变

(3)达到平衡时，甲醇在平衡体系中的体积分数为__________（保留小数点后一位）。

(4)与的反应可将化学能转化为电能，若用硫酸做电解质溶液形成原电池，应通入电池的_________极（“正”、“负”），且正极的电极反应式为_____________。

Answer

bc 38.2% 负

【解析】

（1）根据计算υ（CO），再利用速率之比等于化学计量数之比计算υ（H2）；
（2）当反应达到平衡状态时，正逆反应速率相等，各物质的浓度不再改变，由此衍生的某些物理量也不变；
（3）达到平衡时，可先列出反应的三段式，再求算甲醇在平衡体系中的体积分数；
（4）CH3OH与O2的反应可将化学能转化为电能，形成的是原电池反应，甲醇在负极失电子发生氧化反应，正极是氧气得到电子发生还原反应。

（1）0～2s内，=0.003mol/（L•s），υ（H2）=2υ（CO）=0.006mol•L-1•s-1，故答案为：0.006mol•L-1•s-1；   
（2）a．2υ（CH3OH）=υ（H2）未指明反应速率的方向，不能判断反应是否达到平衡状态，故a不选；
b．该反应前后气体的体积发生变化，当容器内压强保持不变说明反应达到平衡状态，故b选；
c．2υ逆（CO）=υ正（H2），可说明CO表示的正逆反应速率相等，反应达到平衡状态，故c选；
d．根据质量守恒定律知，反应中混合的气体质量始终不变，容器的体积不变，则容器内混合气体的密度始终不变，所以不能据此判断是否达到平衡状态，故d不选；
故答案为：bc；

（3）达到平衡时，根据题中信息及表格数据，可列出该反应的三段式如下：

则甲醇在平衡体系中的体积分数为 ，故答案为38.2%；
（4）CH3OH与O2的反应可将化学能转化为电能，甲醇失电子发生氧化反应，所以CH3OH应通入电池的负极，O2通入电池的正极，由于用硫酸作电解质溶液，正极的电极反应为氧气得到电子生成水，电极反应为：O2+4e-+4H+=2H2O，故答案为：负，O2+4e-+4H+=2H2O。