Question

【題目】煤的氣化在煤化工業(yè)中占有重要地位，至今仍然是化學(xué)工業(yè)的重要組成部分。

（1）已知H2（g）、CO（g）和CH3OH（l）的燃燒熱分別為-285.8 kJ/mol、-283.0kJ/mol和-726.5kJ/mol。請寫出CH3OH（l）完全燃燒生成二氧化碳和液態(tài)水的熱化學(xué)方程式：___________________。

（2）工業(yè)上一般在恒容密閉容器中采用下列反應(yīng)合成甲醇：CO（g）+2H2（g）CH3OH（g） △H。下表所列數(shù)據(jù)是該反應(yīng)在不同溫度下的化學(xué)平衡常數(shù)（K）

①該反應(yīng)的平衡常數(shù)的表達(dá)式是____________，由表中數(shù)據(jù)判斷△H_________0（填“>”、“=”或“<”）

②某溫度下，將2molCO和6molH2充入2L的密閉容器中，充分反應(yīng)后，4min達(dá)到平衡時測得c（CO）=0.2mol/L，此時的溫度為____________，則反應(yīng)速率v（H2）=_____________。

（3）T℃時，在t0時刻，合成甲醇反應(yīng)CO（g）+2H2（g）CH3OH（g）達(dá)到平衡，若在t1時刻將容器的體積縮小為原來的，在t2時刻又達(dá)到新的平衡，請在圖中用曲線表示t1～t2時間段氫氣、甲醇物質(zhì)的量濃度隨時間變化的趨勢示意圖（其他條件不變，曲線上必須標(biāo)明氫氣、甲醇）。

（4）如果用CH3OH和空氣作燃料電池，用KOH作電解質(zhì)溶液，請寫出該燃料電池的負(fù)極的電極反應(yīng)式________________________。

Answer 1

【答案】（1）CH3OH（l）+3/2O2（g）=CO2（g）+2H2O（l）△H=--726.5kJ/mol

（2）①K=c（CH3OH）/c（CO）·c2（H2）略；＜；②250℃；0.4mol/（L·min）

（3）如圖（一是氫氣、甲醇對應(yīng)的起點(diǎn)必須正確；二是變化趨勢要正確；三是名稱標(biāo)出，）（4）CH3OH–6e-+8OH-=CO32-+6H2O

【解析】

試題分析：（1）CH3OH（l）的燃燒熱為-726.5kJ/mol，則CH3OH（l）完全燃燒生成二氧化碳和液態(tài)水的熱化學(xué)方程式為CH3OH（l） + 3/2 O2（g）=CO2（g）+2H2O （l） △H=--726.5kJ/mol；

（2）①根據(jù)方程式可知該反應(yīng)的平衡常數(shù)表達(dá)式為K= c（CH3OH）/ c（CO）·c2（H2）；由表中數(shù)據(jù)可知隨著溫度的升高，平衡常數(shù)逐漸減小，這說明升高溫度平衡向逆反應(yīng)方向進(jìn)行，因此正反應(yīng)是放熱反應(yīng)，則△H＜0；

② CO（g） + 2H2（g）CH3OH （g）

c（起始）mol/L 1 3 0

c（變化）mol/L 0.8 1.6 0.8

c（平衡）mol/L 0.2 1.4 0.8

則平衡常數(shù)K＝

所以此時的溫度為250℃

反應(yīng)速率v（H2）＝1.6mol/L÷4min＝0.4mol/（L·min）。

（3）T℃時，在t0時刻，合成甲醇反應(yīng)CO（g）+2H2（g）CH3OH（g）達(dá)到平衡，若在t1時刻將容器的體積縮小為原來的1/2，壓強(qiáng)增大，平衡向正反應(yīng)方向進(jìn)行，所以t1～t2時間段氫氣、甲醇物質(zhì)的量濃度隨時間變化的趨勢示意圖為（見答案）。

（4）如果用CH3OH和空氣作燃料電池，用KOH作電解質(zhì)溶液，其中甲醇在負(fù)極失去電子，該燃料電池的負(fù)極的電極反應(yīng)式為CH3OH –6 e- + 8OH- = CO32- + 6H2O。