Question

【题目】工业上在恒容密闭容器中用下列反应合成甲醇：CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)ΔH=akJ/mol下，表所列数据是反应在不同温度下的化学平衡常数(Kc)。

温度	250℃	300℃	350℃
K	2.0	0.27	0.012

（1）写出该反应的压强平衡常数的表达式Kp______。

（2）判断该反应达到平衡状态的依据有_________。

A．消耗CH3OH的速率与消耗CO的速率相等 B．混合气体的平均相对分子质量不变

C．混合气体的密度不变 D．容器内气压不变

（3）根据上表数据，要同时提高CO的平衡转化率和反应速率，可采取的措施是______。

A．升温 B．充入H2 C．分离出甲醇 D．加入催化剂

（4）250℃时，将2 mol CO和一定量的H2充入2 L的密闭容器中，充分反应10min后，达到平衡时测得c(CO)=0.2mol·L－1，则以H2表示的反应速率v(H2)=_____。平衡后再向容器中加入0.1 mol CO和 0.4 mol CH3OH，则此时v正___v逆(填“＞”、“＜”或“=”)。

（5）CO还可以用做燃料电池的燃料。若电池用Li2CO3和Na2CO3的熔融盐混合物作电解质，CO为负极燃气，空气与CO2的混和气为正极助燃气，电池在650 ℃下工作时，其正极反应式:O2+ 2CO2 + 4e-＝2CO32-，则负极反应式为:________。

Answer 1

【答案】Kp= ABD B 0.16 mol/(L·min) = 2CO + 2CO32--4e-＝4CO2

【解析】

（1）平衡常数K等于生成物浓度幂之积除以反应物幂之积，据此书写平衡常数表达式

（2）达到平衡状态时，正反应速率等于逆反应速率，且各物质的浓度不随时间的变化而变化，据此判断平衡状态；

（3）由表格可知升高温度，平衡常数减小，正反应为放热，再结合勒夏特列原理进行分析；

（4）根据v=计算速率，根据平衡的移动判断正逆反应速率的大小关系；

（5）燃料电池中，负极上燃料失电子发生氧化反应，正极上氧化剂得电子发生还原反应，得失电子相等时，正负电极反应的和即为电池的总反应。

（1）由平衡常数的定义得压强平衡常数表达式为：Kp=；

（2）A．消耗CH3OH为逆反应，消耗CO为正反应，速率相等，即有v(正)=v(逆)，反应达到平衡该状态，A项正确；

B．该反应为非等体积反应，混合气体的平均相对分子质量不变，证明反应达到平衡状态，B项正确；

C．反应的总质量不变，在恒容密闭容器中，气体体积不变，则混合气体的密度不变，不能证明达到平衡状态，C项错误；

D．该反应为非等体积反应，容器内气压不变，反应达到平衡状态，D项正确；

答案选ABD；

（3）A.由表格可知升高温度，平衡常数减小，正反应为放热，升高温度，平衡向着吸热的方向移动，即平衡逆向移动，CO的平衡转化率减小，反应速率加快，A项错误；

B. 充入H2，平衡正向移动，CO的平衡转化率增大，反应速率加快，B项正确；

C. 分离出甲醇，平衡正向移动，CO的平衡转化率增大，反应速率减小，C项错误；

D. 加入催化剂，反应速率加快，平衡不移动，CO的平衡转化率不变，D项错误；

答案选B；

（4）设起始时H2的浓度为x mol/L

CO(g) ＋ 2H2(g) CH3OH(g)

始(mol/L) 1 x 0

转(mol/L) 0.8 1.6 0.8

平(mol/L) 0.2 x-1.6 0.8

v===0.16 mol/(L·min)；

250℃时K=2.0，可知K==2.0，那么x=3.0mol/L

平衡后再向容器中加入0.1 mol CO和 0.4 mol CH3OH，此时QC=K=2.0，反应达到平衡状态，即有v正=v逆；

（5）燃料电池中，总反应为CO+O2=2CO2，正极反应为O2+ 2CO2 + 4e-＝2CO32-，相减可得负极反应为：2CO + 2CO32--4e-＝4CO2。