Question

工业上用下列反应合成甲醇：CO（g）+2H2（g）?CH3OH（g）△H（1）下列状态下可以肯定该反应已达化学平衡

工业上用下列反应合成甲醇：CO（g）+2H2（g）?CH3OH（g）△H（1）下列状态下可以肯定该反应已达化学平衡的是______（填字母序号）a．生成CH3OH的速率与消耗CO的速率相等b．CH3OH、CO、H2的浓度不再发生变化c．混合气体的相对平均分子质量不变d．混合气体的密度不变（2）如图1表示该反应在不同温度时甲醇的物质的量随时间的变化情况．①由图中数据判断反应的△H______0（填“＞”或“=”或“＜”）；选择适宜的催化剂，______（填“能”或“不能”）改变该反应的反应热．②300℃时反应达到平衡后，若其它条件不变，将容器体积缩小到原来的12，氢气物质的量的浓度将______（填“增大”或“减小”或“不变”）③某温度下，将2mol CO和6mol H2充入2L的密闭容器中，充分反应10min后达到平衡，测得c（CO）=0.2mol/L，则CO的转化率为______；用CH3OH表示该过程的反应速率：v（CH3OH）=______mol/（L?min）（3）如图2是甲醇燃料电池（电解质溶液为KOH溶液）结构示意图．写出a处电极的电极反应式______．（4）64g甲醇在氧气中充分燃烧，将产物通入2L 1.5mol/L KOH溶液中充分反应后，溶液中离子浓度由大到小排列的顺序是______．

Answer 1

（1）a．生成CH₃OH的速率与消耗CO的速率相等，都是表示的正反应速率，不能判断反应是否处于平衡状态，故a错误；
b．CH₃OH、CO、H₂的浓度不再发生变化，说明反应已经处于平衡状态了，故b正确；
c．该反应气体质量守恒，反应前后物质的量不等，所以当混合气体的相对平均分子质量不变时，说明反应已经处于平衡状态，故c正确；
d．在反应前后体积和质量都不变，所以混合气体的密度不变不能判断反应是否处于平衡状态，故d错误；
故选bc；
（2）①由图可知，500℃是甲醇的物质的量少，即反应逆向移动，所以该反应的正反应为放热反应，△H＜0，加入催化剂对平衡的移动没有影响，所以不改反应热，故答案为：＜；不能；
②减小体积，压强增大，虽然平衡正向移动，但氢的浓度比起始要大，故答案为：增大；
③利用三段式计算，
                CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）
起始（mol）       2            6          0
转化（mol）      1.6                     1.6
平衡（mol）     0.2×2=0.4                1.6
CO的转化率为

1.6

2

×100%=80%
v（CH₃OH）=

1.6 2

10

mol/（L?min）=0.08mol/（L?min）
故答案为：80%；0.08；
（3）a电极是电子流出的电极，为负极，则甲醇在此电极上失电子发生氧化反应，据此写电极反应式为CH₃OH-6e^-+8OH^-=CO₃^2-+6H₂O，
故答案为：CH₃OH-6e^-+8OH^-=CO₃^2-+6H₂O；
（4）64g甲醇燃烧产生的二氧化碳2mol与2L 1.5mol/LKOH溶液反应的生成2mol碳酸氢钾和1mol碳酸钾，碳酸根水解显碱性，可知溶液中离子浓度大小顺序为c（K⁺）＞c（HCO₃^-）＞c（CO₃^2- ）＞c（OH^-）＞c（H⁺），故答案为：c（K⁺）＞c（HCO₃^-）＞c（CO₃^2- ）＞c（OH^-）＞c（H⁺）．