Question

【题目】由于温室效应和资源短缺等问题，如何降低大气中的CO2含量并加以开发利用，引起了各国的普遍重视．目前工业上有一种方法是用CO2生产燃料甲醇．一定条件下发生反应：CO2（g）+3H2（g）CH3OH（g）+H2O（g），如图表示该反应进行过程中能量（单位为kJmol﹣1）的变化．
（1）关于该反应的下列说法中，其△H0．（填“大于”、“小于”或“等于”），且在（填“较高”或“较低”）温度下有利于该反应自发进行．
（2）该反应平衡常数K的表达式为
（3）温度降低，平衡常数K（填“增大”、“不变”或“减小”）．
（4）若为两个容积相同的密闭容器，现向甲容器中充入1mol CO2（g）和3molH2（g），乙容器中充入1molCH3OH（g）和1molH2O（g），在相同的温度下进行反应，达到平衡时，甲容器内n（CH3OH ）（填“大于”“小于”或“等于”）乙容器内n（CH3OH ）
（5）以甲醇和氧气为燃料，氢氧化钾溶液为电解质溶液构成电池． ①负极的电极反应式
②若以石墨为电极，电解硫酸铜溶液，写出电解的化学反应方程式 ．

Answer 1

【答案】
（1）小于；较低
（2）K=
（3）增大
（4）等于
（5）CH3OH+8OH﹣﹣6e﹣═CO32﹣+6H2O；2CuSO4+2H2O 2 Cu+O2↑+2H2SO4
【解析】解：（1）由图1可知，反应物的总能量高于生成物的总能量，该反应为放热反应，即△H＜0，由方程式可知，该反应正反应是气体的物质的量减小的反应，故正反应为熵减过程，即△S＜0；满足△H﹣T△S＜0，需要在较低温下进行； 所以答案是：小于；较低；（2）化学平衡常数，是指在一定温度下，达到平衡时各生成物浓度的化学计量数次幂的乘积除以各反应物浓度的化学计量数次幂的乘积所得的比值，可逆反应CO2（g）+3H2（g）CH3OH（g）+H2O（g）的化学平衡常数K= ，
所以答案是：K= ；（3）该反应正反应是放热反应，降低温度平衡向正反应移动，平衡常数增大；
所以答案是：增大； （4）采用一边倒的方法知，二者为等效平衡，所以两个容器内达到平衡状态时，甲容器内n（CH3OH）等于乙容器内n（CH3OH），
所以答案是：等于；（5）①甲醇燃料电池中，负极上甲醇失电子和氢氧根离子反应生成碳酸根离子和水，电极反应式为：CH3OH+8OH﹣﹣6e﹣═CO32﹣+6H2O，
所以答案是：CH3OH+8OH﹣﹣6e﹣═CO32﹣+6H2O；②用惰性电解电解硫酸铜溶液时，阳极上氢氧根离子放电生成氧气，阴极上铜离子放电生成铜，电池反应式为：2CuSO4+2H2O 2 Cu+O2↑+2H2SO4 ，
所以答案是：2CuSO4+2H2O 2 Cu+O2↑+2H2SO4 ．
【考点精析】通过灵活运用反应热和焓变和化学平衡状态本质及特征，掌握在化学反应中放出或吸收的热量，通常叫反应热；化学平衡状态的特征：“等”即 V正=V逆>0；“动”即是动态平衡，平衡时反应仍在进行；“定”即反应混合物中各组分百分含量不变；“变”即条件改变，平衡被打破，并在新的条件下建立新的化学平衡；与途径无关，外界条件不变，可逆反应无论是从正反应开始，还是从逆反应开始，都可建立同一平衡状态（等效）即可以解答此题．