Question

甲醇是一种优质的液体燃料，CO和CO 2 均可用于合成甲醇。目前工业上有一种方法是用CO 2 来生产燃料甲醇。

甲醇是一种优质的液体燃料，CO和CO 2 均可用于合成甲醇。目前工业上有一种方法是用CO 2 来生产燃料甲醇。一定条件下发生反应：CO 2 (g) +3H 2 (g) ＝CH 3 OH(g)+H 2 O(g) △H 1 （1）已知：2CO(g) +O 2 (g) ＝2CO 2 (g) △H 2 2H 2 (g)+O 2 (g) ＝2H 2 O(g) △H 3 则CO(g) + 2H 2 (g) CH 3 OH(g)的△H＝ 。（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下图所示。 该反应ΔH 0（填“>”或“ <”）。实际生产条件控制在250℃、1.3×10 4 kPa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 CH 3 OH (g)，发生反应：CH 3 OH(g) CO(g) + 2H 2 (g)，H 2 物质的量随时间的变化如图所示。0~2 min内的平均反应速率v(CH 3 OH)= 。该温度下，CO(g) + 2H 2 (g) CH 3 OH(g)的平衡常数K= 。相同温度下，若开始加入CH 3 OH(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．CH 3 OH的平衡浓度 c．达到平衡的时间 d．平衡时气体的密度（4）以CH 3 OH为燃料（以KOH溶液作电解质溶液）可制成CH 3 OH燃料电池。①充入CH 3 OH的电极为 极；②负极反应的电极反应式为 。

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Answer 1

（1）△H 1 + △H 2 － △H 3 。（2分） （2）<；（1分）  在1.3×10 4 kPa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分） （3）0.125mol·L － 1 · min － 1 ；（2分）   4 L 2 ·mol － 2 ；（2分）    d。（1分） （4）①负；（1分）   ②CH 3 OH － 6e － +8OH － = CO 3 2 － +6H 2 O。（2分）

（1）根据盖斯定律①+ ②— ③可知，CO(g) + 2H 2 (g)  CH 3 OH(g) △H＝△H 1 + △H 2 － △H 3 （2）由图示可知，在相同的压强下，升高温度时CO的转化率降低，即升温平衡左移，正反应是放热反应，ΔH<0 相对低温有利于提高产率，且在1.3×10 4 kPa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，故选择条件为250℃、1.3×10 4 kPa （3）反应：CH 3 OH(g)  CO(g) + 2H 2 (g) 初n：        1            0       0 △n：         0.5          0.5      1 平衡n：       0.5          0.5      1 v(CH 3 OH)= = 0.125mol·L － 1 · min － 1 ； 该温度下，CO(g) + 2H 2 (g)  CH 3 OH(g)的平衡常数K= 4 L 2 ·mol － 2 ； 恒容、恒温情况下，若开始加入CH 3 OH(g)的物质的量是原来的2倍： a．平衡常数只与温度有关，是定值； b．相当于加压，CH 3 OH的平衡浓度将大于原平衡浓度的两倍 c．增加反应物浓度，反应速率加快，达到平衡的时间将减小，但没有定量关系 d．混合物的质量为原先的两倍，故平衡时气体的密度为原先的两倍，符合题意 （4）燃料电池中通入氧气的一极得电子，为正极，而燃料甲醇失电子，做负极 电池总反应为：2CH 3 OH＋3O 2 +4OH — =6H 2 O+2 CO 3 2 － 正极反应为：O 2 ＋4e － ＋2H 2 O=4OH － 总反应减去正极反应得到负极反应：CH 3 OH － 6e － +8OH － = CO 3 2 － +6H 2 O