Question

【題目】CO、H2、CH3、OH均是清潔能源。

(1)已知部分化學(xué)鍵鍵能數(shù)據(jù)如下：

化學(xué)鍵	CO	O=O	C=O	C-O
E/(kJ mol-1)	958.5	497	745	351

2CO(g) +O2(g)==2CO2(g) △H1

H2O(g)+CO(g)==H2(g) + CO2(g) △H2 = -41 kJmol-1

CH3OH(g)+ 3/2O2(g)==CO2(g)+2H2O(g) △H3 = -660kJmol-1

則△H1=_____ kJmol-1，反應(yīng)CO(g)+2H2(g) CH3OH(g)的△H=_____ kJmol-1。

(2)一定條件下，在容積為2 L的密閉容器Q中充入a mol CO與b molH2合成甲醇：CO(g) +2H2(g) CH3OH(g)。測(cè)得平衡時(shí)混合氣體中CH3OH的體積百分含量與溫度、 壓強(qiáng)之間的關(guān)系如圖1所示，圖2表示在一定溫度下，H2的平衡轉(zhuǎn)化率與反應(yīng)開始時(shí)兩種反應(yīng)物的投料物質(zhì)的量之比（用X表示）、壓強(qiáng)之間的關(guān)系。

①壓強(qiáng)相同時(shí)，溫度為T1、T2時(shí)，反應(yīng)達(dá)到平衡所需要的時(shí)間分別為t1、t2，則二者之間的相對(duì)大小為t1___ t2(填“>”、“<”、“=”或“無法確定”)。

②p1_____p2(填“>”、“<”、“=”或“無法確定”)。

③若a =2，b=4，則壓強(qiáng)為p1、溫度為T1時(shí)該反應(yīng)的平衡常數(shù)K=______________。

④若在壓強(qiáng)為P1、溫度為T1時(shí)，向Q容器中同時(shí)加入等物質(zhì)的量的CO、H2、CH3OH三種氣體，則反應(yīng)開始時(shí)，v(CH3OH)正_____v(CH3OH)逆(填“>”、“<”、“=”或“無法確定”)。

(3)甲醇燃料電池是一種具有高能量轉(zhuǎn)化率的綠色電池，則用磷酸溶液作電解質(zhì)時(shí)，負(fù)極的電極反應(yīng)式為________________________。

Answer 1

【答案】 -566 -107 > > 4. 5 無法確定 CH3OH+H2O-6e-==CO2↑+6H+

【解析】 (1) 2CO(g) +O2(g)==2CO2(g) △H1=反應(yīng)物總鍵能-生成物總鍵能=958.5×2+497-745×4= -566 kJmol-1；①2CO(g) +O2(g)==2CO2(g) △H1= -566 kJmol-1；②H2O(g)+CO(g)==H2(g) + CO2(g) △H2 = -41 kJmol-1，③CH3OH(g)+ 3/2O2(g)==CO2(g)+2H2O(g) △H3 = -660kJmol-1，根據(jù)蓋斯定律，將①×-②×2-③得反應(yīng)CO(g)+2H2(g) CH3OH(g)△H=(-566)×-(-41)×2-(-660)=-107kJmol-1，故答案為：-566；-107；

(2) ①CO(g)+2H2(g) CH3OH(g)△H=-107kJmol-1，為放熱反應(yīng)。升高溫度，平衡逆向移動(dòng)，CH3OH的體積百分含量減小，因此T1＜T2，溫度越高，反應(yīng)速率越快，達(dá)到平衡所需要的時(shí)間越短，因此t1＞ t2，故答案為：＞；

②CO(g)+2H2(g) CH3OH(g)△H=-107kJmol-1，相同溫度下，增大壓強(qiáng)，平衡正向移動(dòng)，H2的平衡轉(zhuǎn)化率增大，則p1＞p2，故答案為：＞；

③ CO(g)+2H2(g) CH3OH(g)

起始(mol) 2 4 0

反應(yīng)(mol) x 2x x

平衡(mol) 2-x 4-2x x

則×100%=40%，解得x=mol，T1時(shí)該反應(yīng)的平衡常數(shù)K==4.5，故答案為：4.5；

④在壓強(qiáng)為P1、溫度為T1時(shí)，向Q容器中同時(shí)加入等物質(zhì)的量的CO、H2、CH3OH三種氣體，設(shè)三種氣體的物質(zhì)的量分別為n，則Qc==，無法比較與K的大小，因此無法確定v(CH3OH)正與v(CH3OH)逆的大小，故答案為：無法確定；

(3) 用磷酸溶液作電解質(zhì)時(shí)，負(fù)極上甲醇發(fā)生氧化反應(yīng)生成二氧化碳，電極反應(yīng)式為CH3OH+H2O-6e-==CO2↑+6H+，故答案為：CH3OH+H2O-6e-==CO2↑+6H+。