Question

煤的气化在煤化工业中占有重要地位，至今仍然是化学工业的重要组成部分。

（1）已知H₂（g）、CO（g）和CH₃OH（l）的燃烧热分别为-285.8 kJ/mol、-283.0kJ/mol和-726.5kJ/mol。请写出CH₃OH（l）完全燃烧生成二氧化碳和液态水的热化学方程式：___________________。

（2）工业上一般在恒容密闭容器中采用下列反应合成甲醇：CO（g）+2H₂（g）CH₃OH（g）  △H。下表所列数据是该反应在不同温度下的化学平衡常数（K）

①该反应的平衡常数的表达式是____________，由表中数据判断△H_________0（填“>”、“=”或“<”）

②某温度下，将2molCO和6molH₂充入2L的密闭容器中，充分反应后，4min达到平衡时测得c（CO）=0.2mol/L，此时的温度为____________，则反应速率v（H₂）=_____________。

（3）T℃时，在t₀时刻，合成甲醇反应CO（g）+2H₂（g）CH₃OH（g）达到平衡，若在t₁时刻将容器的体积缩小为原来的½，在t₂时刻又达到新的平衡，请在图中用曲线表示t₁～t₂时间段氢气、甲醇物质的量浓度随时间变化的趋势示意图（其他条件不变，曲线上必须标明氢气、甲醇）。

（4）如果用CH₃OH和空气作燃料电池，用KOH作电解质溶液，请写出该燃料电池的负极的电极反应式________________________。

Answer

（1）CH3OH（l）+3/2O2（g）=CO2（g）+2H2O（l）△H=--726.5kJ/mol

（2）①K=c（CH3OH）/c（CO）·c2（H2）略；＜；②250℃；0.4mol/（L·min）

（3）如图（一是氢气、甲醇对应的起点必须正确；二是变化趋势要正确；三是名称标出，）（4）CH3OH–6e-+8OH-=CO32-+6H2O

【解析】

试题分析：（1）CH3OH（l）的燃烧热为-726.5kJ/mol，则CH3OH（l）完全燃烧生成二氧化碳和液态水的热化学方程式为CH3OH（l） + 3/2 O2（g）=CO2（g）+2H2O （l） △H=--726.5kJ/mol；

（2）①根据方程式可知该反应的平衡常数表达式为K= c（CH3OH）/ c（CO）·c2（H2）；由表中数据可知随着温度的升高，平衡常数逐渐减小，这说明升高温度平衡向逆反应方向进行，因此正反应是放热反应，则△H＜0；

② CO（g） + 2H2（g）CH3OH （g）

c（起始）mol/L 1 3 0

c（变化）mol/L 0.8 1.6 0.8

c（平衡）mol/L 0.2 1.4 0.8

则平衡常数K＝

所以此时的温度为250℃

反应速率v（H2）＝1.6mol/L÷4min＝0.4mol/（L·min）。

（3）T℃时，在t0时刻，合成甲醇反应CO（g）+2H2（g）CH3OH（g）达到平衡，若在t1时刻将容器的体积缩小为原来的1/2，压强增大，平衡向正反应方向进行，所以t1～t2时间段氢气、甲醇物质的量浓度随时间变化的趋势示意图为（见答案）。

（4）如果用CH3OH和空气作燃料电池，用KOH作电解质溶液，其中甲醇在负极失去电子，该燃料电池的负极的电极反应式为CH3OH –6 e- + 8OH- = CO32- + 6H2O。

考点：考查反应热计算、外界条件对平衡状态的而影响以及有关计算、电极反应式书写等