Question

甲醇是一种优质的液体燃料，CO和CO2均可用于合成甲醇．目前工业上有一种方法是用CO2来生产燃料甲醇．一定

甲醇是一种优质的液体燃料，CO和CO2均可用于合成甲醇．目前工业上有一种方法是用CO2来生产燃料甲醇．一定条件下发生反应：CO2（g）+3H2（g）═CH3OH（g）+H2O（g）△H1（1）已知：2CO（g）+O2（g）═2CO2（g）△H2 2H2（g）+O2（g）═2H2O（g）△H3则　CO（g）+2H2（g）?CH3OH（g）　的△H=△H1+12△H2-12△H3△H1+12△H2-12△H3．（2）由CO合成甲醇时，CO在不同温度下的平衡转化率与压强的关系如图1所示．该反应△H______0（填“＞”或“＜”）．实际生产条件控制在250℃、1.3×104kPa左右，选择此压强的理由是______．（3）一定温度下，向2L密闭容器中加入1mol CH3OH （g），发生反应：CH3OH（g）?CO（g）+2H2（g），H2物质的量随时间的变化如图2所示．0～2min内的平均反应速率v（CH3OH）=______．该温度下，CO（g）+2H2（g）?CH3OH（g）的平衡常数K=______．相同温度下，若开始加入CH3OH（g）的物质的量是原来的2倍，则______是原来的2倍．a．平衡常数 b．CH3OH的平衡浓度 c．达到平衡的时间 d．平衡时气体的密度（4）以CH3OH为燃料（以KOH溶液作电解质溶液）可制成CH3OH燃料电池．①充入CH3OH的电极为______极；②负极反应的电极反应式为______．

Answer 1

（1）根据上述分析，所求反应　CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g），没有了CO₂、O₂、H₂O，设法将其去掉就行．
将反应二2CO（g）+O₂（g）═2CO₂（g）△H₂ 除以2与反应一CO₂（g）+3H₂（g）═CH₃OH（g）+H₂O（g）△H₁相加，约掉相同的，得到：CO（g）+

1

2

 O₂（g）+3H₂（g）═CH₃OH（g）+H₂O（g），去掉了 CO₂，
再去掉 O₂ 和 H₂O，
将反应三2H₂（g）+O₂（g）═2H₂O（g）△H₃除以2后，将反应物与生成物互换，即是其逆反应，H₂O（g）═H₂（g）+

1

2

O₂（g）-

1

2

△H₃与上面得到的方程式相加，就得到所求的方程式，代入所对应△H．
故答案为：（1）△H₁+

1

2

△H₂-

1

2

△H₃；
  （2）从横坐标上一点0.5处，画一条平行于纵坐标的虚线，看相同压强下不同温度时CO的平衡转化率，温度越低转化率越低，说明，升温时平衡向逆向移动．
第二问：工业生产要考虑速经济效益，要考虑速度和效率，压强越大需要的条件越高，花费越大．
故答案为：＜；在1.3×10⁴kPa下，CO的转化率已经很高，如果增加压强CO的转化率提高不大，而生产成本增加，得不偿失；
（3）据图象可求出H₂的化学反应速率，再据化学反应中用各物质表示的速率之比等于系数之比，可求得第一问．据三段式法求得平衡时各物质的浓度，
                  CH₃OH（g）?CO（g）+2H₂（g）
反应前浓度（mol/L ）0.5        0       0
反应的浓度（mol/L ）0.25      0.25    0.5
反应的浓度（mol/L ）0.25      0.25    0.5
代入公式K=

0.5×0.5×0.25

0.25

=0.25，求得该反应的化学平衡常数为0.25（mol?L）²．所求反应的K，是该反应的逆反应，所以系数是其倒数．
体积不变的容器中，反应物与生成物全是气体，质量加倍，故密度加倍，
故答案为：0.125mol?L^-1?min^-1； 4 L²?mol^-2； d；
（4）据上述分析，写出电池反应方程式，
2CH₃OH+3O₂=2CO₂+4H₂O
其中CO₂能和电解质溶液反应，CO₂+2OH^-=CO₃^2-+H₂O
为约掉CO₂，将CO₂+2OH^-=CO₃^2-+H₂O乘以2，得2CO₂+4OH^-=2CO₃^2-+2H₂O
与2CH₃OH+3O₂=2CO₂+4H₂O 相加得到总电池反应方程式2CH₃OH+3O₂+4OH^-=2CO₃^2-+6H₂O
正极反应方程式，O₂+4e^-+2H₂O=4OH^- 用电池反应方程式减去正极，得到负极．
故答案为：①负；
 ②CH₃OH-6e^-+8OH^-=CO₃^2-+6H₂O．