Question

甲醇是一种化工原料，工业上合成甲醇的反应：
CO(g)＋2H₂(g)CH₃OH(g) △H= -90.8kJ·mol^-1。
若在温度、容积相同的3个密闭容器中，按不同方式投入反应物，保持恒温、恒容，测得反应达到平衡时的有关数据如下：

容器	甲	乙	丙
反应物投入量	1molCO .2molH2	1mol CH3OH	2molCO、4molH2
CH3OH的浓度（mol/L）	c1	c2	c3
反应的能量变化	放出Q1 kJ	吸收Q2 kJ	放出Q3 kJ
平衡常数	K1	K2	K3
反应物转化率	α 1	α 2	α 3

①．容器内压强P：2P甲与2P乙与P丙关系是         
②．变化的热量数值Q中， Q₁与Q₂的和是            
③．画出平衡时甲醇的百分含量(纵坐标)随温度(横坐标)的变化曲线，
要求画出压强不同的两条曲线(标出p₁、p₂，且p₁<p₂)。
④．在一定温度和压强下，CO和H₂催化合成二甲醚反应为：
3H₂（g）+3CO（g） CH₃OCH₃（g）+CO₂（g）右图为绿色电源“直接二甲醚燃料电池”工作原理示意图，a电极的反应式为                    

Answer 1

① 2P甲等于2P乙且大于P丙         ②Q₁与Q₂和是90.8
③
④ CH₃OCH₃ - 12e^-+3H₂O=2CO₂+12H⁺

解析（1）考查化学平衡中等效平衡知识。等温等容时反应前后气体体积变化的反应规律：将起始
投料量按化学计量系数之比换算成同一半边的物质，其物质的量与对应组分的起始投料量相
等，则建立的化学平衡是等效的，简称“等量等效”。这种情况下的等效平衡中的“等效”指
平衡体系中的各种性质( 各对应物的浓度、体积分数、转化率、物质的量) 是完全相同
的。类似于数学中的全等三角形，也可叫“全等平衡”。甲和乙容器内的平衡是完全相同的
平衡（等同平衡），各物理参数除热量都相同。由于体积不变，而1mol甲醇相当于是1molCO、
2moL H₂，2mol甲醇相当于是2molCO、4moL H₂，甲和乙中的平衡是等效的，则p_甲=p_乙；丙
相当于在乙的基础上增大压强，平衡向正反应方向进行，所以p_丙<2p_乙。
（2）甲和乙的反应是相反的，且平衡等效，所以Q₁＋Q₂=90.8kJ。
（3）由于正反应是体积减小的、放热的可逆反应，所以升高温度，甲醇的含量降低。增大压强，甲醇的含量增大，所以图像是。
（4）原电池中负极失去电子，正极得到电子，所以而甲醚在负极通入，氧气在正极通入。根据装置图可判断，a处是负极，由于存在质子交换膜，所以负极电极反应式是 CH₃OCH₃ - 12e^-+3H₂O=2CO₂+12H⁺。