Question

【题目】CO、H2、CH3、OH均是清洁能源。

(1)已知部分化学键键能数据如下：

化学键	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

则△H1=_____ kJmol-1，反应CO(g)+2H2(g) CH3OH(g)的△H=_____ kJmol-1。

(2)一定条件下，在容积为2 L的密闭容器Q中充入a mol CO与b molH2合成甲醇：CO(g) +2H2(g) CH3OH(g)。测得平衡时混合气体中CH3OH的体积百分含量与温度、 压强之间的关系如图1所示，图2表示在一定温度下，H2的平衡转化率与反应开始时两种反应物的投料物质的量之比（用X表示）、压强之间的关系。

①压强相同时，温度为T1、T2时，反应达到平衡所需要的时间分别为t1、t2，则二者之间的相对大小为t1___ t2(填“>”、“<”、“=”或“无法确定”)。

②p1_____p2(填“>”、“<”、“=”或“无法确定”)。

③若a =2，b=4，则压强为p1、温度为T1时该反应的平衡常数K=______________。

④若在压强为P1、温度为T1时，向Q容器中同时加入等物质的量的CO、H2、CH3OH三种气体，则反应开始时，v(CH3OH)正_____v(CH3OH)逆(填“>”、“<”、“=”或“无法确定”)。

(3)甲醇燃料电池是一种具有高能量转化率的绿色电池，则用磷酸溶液作电解质时，负极的电极反应式为________________________。

Answer 1

【答案】 -566 -107 > > 4. 5 无法确定 CH3OH+H2O-6e-==CO2↑+6H+

【解析】 (1) 2CO(g) +O2(g)==2CO2(g) △H1=反应物总键能-生成物总键能=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，根据盖斯定律，将①×-②×2-③得反应CO(g)+2H2(g) CH3OH(g)△H=(-566)×-(-41)×2-(-660)=-107kJmol-1，故答案为：-566；-107；

(2) ①CO(g)+2H2(g) CH3OH(g)△H=-107kJmol-1，为放热反应。升高温度，平衡逆向移动，CH3OH的体积百分含量减小，因此T1＜T2，温度越高，反应速率越快，达到平衡所需要的时间越短，因此t1＞ t2，故答案为：＞；

②CO(g)+2H2(g) CH3OH(g)△H=-107kJmol-1，相同温度下，增大压强，平衡正向移动，H2的平衡转化率增大，则p1＞p2，故答案为：＞；

③ CO(g)+2H2(g) CH3OH(g)

起始(mol) 2 4 0

反应(mol) x 2x x

平衡(mol) 2-x 4-2x x

则×100%=40%，解得x=mol，T1时该反应的平衡常数K==4.5，故答案为：4.5；

④在压强为P1、温度为T1时，向Q容器中同时加入等物质的量的CO、H2、CH3OH三种气体，设三种气体的物质的量分别为n，则Qc==，无法比较与K的大小，因此无法确定v(CH3OH)正与v(CH3OH)逆的大小，故答案为：无法确定；

(3) 用磷酸溶液作电解质时，负极上甲醇发生氧化反应生成二氧化碳，电极反应式为CH3OH+H2O-6e-==CO2↑+6H+，故答案为：CH3OH+H2O-6e-==CO2↑+6H+。