Question

甲醇是一种可再生能源，具有开发和应用的广阔前景，工业上一般可采用如下反应来合成甲醇：CO（g）+2H2（g

甲醇是一种可再生能源，具有开发和应用的广阔前景，工业上一般可采用如下反应来合成甲醇：CO（g）+2H2（g）??CH3OH（g）．（1）分析该反应并回答下列问题：①平衡常数表达式为K=______．②下列各项中，不能够说明该反应已达到平衡的是______（填序号）．A、恒温、恒容条件下，容器内的压强不发生变化B、一定条件下，CH3OH分解的速率和CH3OH生成的速率相等C、一定条件下，CO、H2和CH3OH的浓度保持不变D、一定条件下，单位时间内消耗2mol CO，同时生成1mol CH3OH（2）如图1是该反应在不同温度下CO的转化率随时间变化的曲线．①该反应的焓变△H______0（填“＞”、“＜”或“=”）．②T1和T2温度下的平衡常数大小关系是K1______K2（填“＞”、“＜”或“=”）．③若容器容积不变，下列措施可增加甲醇产率的是______．A、升高温度B、将CH3OH（g）从体系中分离C、使用合适的催化剂D、充入He，使体系总压强增大（3）2009年10月，中国科学院长春应用化学研究所在甲醇燃料电池技术方面获得新突破，组装出了自呼吸电池及主动式电堆．甲醇燃料电池的工作原理如图2所示．①该电池工作时，b口通入的物质为______，c口通入的物质为______．②该电池正极的电极反应式为：______．③工作一段时间后，当6.4g甲醇完全反应生成CO2时，有______NA个电子转移．

Answer 1

（1）①反应CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）的平衡常数K=

c(CH3OH)

c(CO)?c(H2)2

，故答案为：

c(CH3OH)

c(CO)?c(H2)2

；
②A．由方程式可以看出，反应前后气体的物质的量不相等，只有达到平衡状态，容器压强不发生变化，能判断反应达到平衡状态，故A错误；
B．一定条件下，CH₃OH分解的速率和CH₃OH生成的速率相等，即正逆反应速率相等，所以能判断反应达到平衡状态，故B错误；
C、一定条件下，CO、H₂和CH₃OH的浓度保持不变是平衡的标志，故C错误；
D、一定条件下，单位时间内消耗2molCO，同时生成1mol CH₃OH，只能表明正反应速率，不能表示正逆反应速率相等，故D正确．
故选D．
（2）①反应CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）中，反应向右进行，一氧化碳的转化率增大，温度升高，化学平衡向着吸热方向进行，根据图中的信息可以知道：T₂＞T₁，所以该反应是放热反应，故答案为：＜；
②对于放热反应，温度越高，化学平衡常数越小，T₂＞T₁，反之越大，所以K₁＞K₂，故答案为：＞；
③A、若容器容积不变，升高温度，反应CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）平衡逆向移动，甲醇产率降低，故A错误；
B、将CH₃OH（g）从体系中分离，反应CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）平衡正向移动，甲醇产率增大，故B正确；
C、使用合适的催化剂不会引起化学平衡的移动，甲醇的转化率不变，故C错误；
D、若容器容积不变，充入He，使体系总压强增大，单质各组分的浓度不变，化学平衡不移动，甲醇的转化率不变，故D错误；
故选B；
（3）①在甲醇燃料电池中，燃料甲醇作负极，氧气作正极，电解质中的阳离子移向正极，所以c口通入的物质为氧气，b口通入的物质为甲醇，故答案为：CH₃OH；O₂；
②该电池正极是氧气发生得电子的还原反应，电极反应式为：O₂+4e^-+4H⁺=2H₂O，故答案为：O₂+4e^-+4H⁺=2H₂O；
③当6.4g即0.2mol甲醇完全反应生成CO₂时，根据总反应：2CH₃OH+3O₂=2CO₂+4H₂O，消耗氧气0.3mol，转移电子1.2mol，即个数为1.2N_A，故答案为：1.2N_A．