Question

甲醇是一种可再生能源，具有广泛的开发和应用前景．（1）工业上一般采用两种方法制备甲醇：反应Ⅰ：CO（g

甲醇是一种可再生能源，具有广泛的开发和应用前景．（1）工业上一般采用两种方法制备甲醇：反应Ⅰ：CO（g）+2H2（g）?CH3OH（g）△H1反应Ⅱ：CO2（g）+3H2（g）?CH3OH（g）+H2O（g）△H2①下表所列数据是反应Ⅰ在不同温度下的化学平衡常数（K）． 温度 250℃ 300℃ 350℃ K 2.041 0.270 0.012由表中数据判断△H1______0（填“＜”、“=”或“＞”）．②某温度下，将2mol CO和6mol H2充入2L密闭容器中充分反应，4分钟后反应达到平衡，测得CO的物质的量为0.4mol，则CO的反应速率为______，此时的压强是反应前压强的______倍．（2）反应Ⅱ的平衡常数表达式为______，为了加快反应Ⅱ的反应速率，并且提高H2的转化率，采取的措施是______（填写正确选项的字母）．a．增大CO2的浓度 b．增大H2的浓度 c．增大压强 d．加入催化剂（3）工业上利用CO与水蒸气的反应，将有毒的CO转化为无毒的CO2，书写有关热化学反应方程式______．该反应在830K下进行时，初始浓度到达平衡的时间有如下的关系： CO的初始浓度（mol/L） 2 4 1 3 H2的初始浓度（mol/L） 3 2 3 3 时间（min） 8 6 12 n则n为______min．（4）近年来，科研人员新开发出一种甲醇和氧气以强碱溶液为电解质溶液的新型手机电池．该电池中甲醇发生反应的一极为______极、其电极反应式为______．（5）用该电池作电源，用惰性电极电解饱和NaCl溶液时，每消耗0.2mol CH3OH，阴极产生标况下气体的体积为______L．

Answer 1

（1）①图表分析判断，平衡常数随温度升高减小，平衡逆向进行，正反应是放热反应，△H＜0；
故答案为：＜；
②某温度下，将2mol CO和6mol H₂充入2L密闭容器中充分反应，4分钟后反应达到平衡，测得CO的物质的量为0.4mol，依据化学平衡三段式列式计算；
               CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）
起始量（mol）  2         6            0
变化量（mol）1.6         3.2        1.6
平衡量（mol） 0.4       2.8         1.6
CO的反应速率=

1.6mol 2L

4min

=0.2mol/（L?min）
平衡状态气体压强和起始压强之比等于气体物质的量之比P（平衡）：P（起始）=（0.4+2.8+1.6）：（2+6）=4.8：8=0.6；
故答案为：0.2mol/（L?min），0.6；
（2）CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃OH（g）+H₂O（g），反应的平衡常数K=

c(H2O)c(CH3OH)

c(CO2)c3(H2)

；
为了加快反应Ⅱ的反应速率，并且提高H₂的转化率；
a．增大CO₂的浓度，增大氢气的转化率，平衡正向进行，反应速率加快，故a符合；
b．增大H₂的浓度，平衡正向进行，反应速率增大，氢气的转化率减小，故b不符合；
c．增大压强，反应速率增大，平衡正向进行，氢气转化率增大，故c符合；
d．加入催化剂改变化学反应速率不改变化学平衡，氢气转化率不变，故d不符合；

故答案为：K=

c(H2O)c(CH3OH)

c(CO2)c3(H2)

，a、c；
（3）反应Ⅰ：CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）△H₁
反应Ⅱ：CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃OH（g）+H₂O（g）△H₂
依据盖斯定律反应Ⅰ-反应Ⅱ得到CO（g）+H₂O（g）=CO₂（g）+H₂（g）△H=△H₁-△H₂；
图表中数据保持氢气初始浓度不变，一氧化碳浓度增大一倍，达到平衡所需时间缩短4分钟，所以分析判断n=4min；
故答案为：CO（g）+H₂O（g）=CO₂（g）+H₂（g）△H=△H₁-△H₂ 、4；
（4）甲醇和氧气以强碱溶液为电解质溶液的新型手机电池，燃料电池中燃料在原电池负极发生氧化反应，甲醇失电子在碱溶液中生成碳酸钾，该电池中甲醇发生反应的一极为负极，电极反应为：CH₃OH-6e^-+8OH^-=CO₃^2-+6H₂O；
故答案为：负，CH₃OH-6e^-+8OH^-=CO₃^2-+6H₂O；
（5）用该电池作电源，用惰性电极电解饱和NaCl溶液时，CH₃OH-6e^-+8OH^-=CO₃^2-+6H₂O，每消耗0.2mol CH₃OH，转移电子1.2mol，阴极电极反应为2H⁺+2e^-=H₂↑，产生标况下气体的体积=0.6mol×22.4L/mol=13.44L；
故答案为：13.44．