Question

【题目】科学家对一碳化学进行了广泛深入的研究并取得了一些重要成果。已知：CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)△H1＝－90.1kJ/mol；3CH3OH(g)CH3CH=CH2(g)+3H2O(g) △H2＝－31.0kJ/mol，CO与H2合成CH3CH=CH2的热化学方程式为________。

（2）现向三个体积均为2L的恒容密闭容器I、II、Ⅲ中，均分别充入1molCO 和2mo1H2发生反应：CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) △H1＝-90.1kJ/mol。三个容器的反应温度分别为Tl、T2、T3且恒定不变。当反应均进行到5min时H2的体积分数如图所示，其中只有一个容器中的反应已经达到平衡状态。

①5min时三个容器中的反应达到化学平衡状态的是容器_______（填序号）。

②0-5 min内容器I中用CH3OH表示的化学反应速率v(CH3OH)=_______。（保留两位有效数字）

③当三个容器中的反应均达到平衡状态时，平衡常数最小的是容器___________。（填序号）

（3）CO用于工业冶炼金属，在不同温度下用CO 还原四种金属氧化物，达到平衡后气体中lg与温度（T）的关系如图所示。下列说法正确的是_____（填字母）。

A．工业上可以通过增高反应装置来延长矿石和CO接触面积，减少尾气中CO的含量

B．CO用于工业冶炼金属铬(Cr)时，还原效率不高

C．工业冶炼金属铜(Cu) 时，600℃下CO的利用率比1000℃下CO的利用率更大

D．CO还原PbO2的反应△H＞0

（4）一种甲醇燃料电池，使用的电解质溶液是2mol·L－1的KOH溶液。

请写出加入(通入)a物质一极的电极反应式_________；每消耗6.4g甲醇转移的电子数为____。

（5）一定条件下，用甲醇与一氧化碳反应合成乙酸可以消除一氧化碳污染。常温下，将a mol/L的醋酸与b mol/LBa(OH)2溶液等体积混合后，若溶液呈中性，用含a和b的代数式表示该混合溶液中醋酸的电离常数Ka为________________。

Answer 1

【答案】3CO(g)+6H2(g)CH3CH=CH2(g)+3H2O(g) △H＝-301.3kJ/mol Ⅲ 0.067 mol/(L·min) Ⅲ BC CH3OH－6e－+8OH—=CO32-+6H2O 1.2NA(1.2×6.02×1023) 2×10-7b/(a-2b)

【解析】

（1）①CO（g）+2H2（g）CH3OH（g）△H1=-90.1kJ/mol；②3CH3OH（g）CH3CH=CH2（g）+3H2O（g）△H2=-31.0kJ/mol；盖斯定律计算①×3+②得到CO与H2合成CH3CH=CH2的热化学方程式；

（2）①温度越高反应速率越快，达到平衡状态时需要时间越短，反应已经达到平衡状态的是Ⅲ；

②利用三段式求出反应生成的甲醇的物质的量浓度，再根据v=计算；

③当三个容器中的反应均达到平衡状态时，该反应为放热反应，温度越低，反应向正方向进行的程度越大；

（3）A.增高炉的高度，增大CO与铁矿石的接触，不能影响平衡移动，CO的利用率不变；B.由图象可知用CO工业冶炼金属铬时，一直很高，说明CO转化率很低，故不适合；C.由图象可知温度越低越小，故CO转化率越高；D.CO还原PbO2的反应，达到平衡后升高温度，升高；

（4）由反应可知，负极上甲醇失去电子生成碳酸钾，根据电子与甲醇的物质的量关系计算。

（5）溶液等体积混合溶质浓度减少一半，醋酸电离平衡常数与浓度无关，结合概念计算。

（1）①CO（g）+2H2（g）CH3OH（g）△H1=-90.1kJ/mol；②3CH3OH（g）CH3CH=CH2（g）+3H2O（g）△H2=-31.0kJ/mol；盖斯定律计算①×3+②得到CO与H2合成CH3CH=CH2的热化学方程式：3CO（g）+6H2（g）CH3CH=CH2（g）+3H2O（g）△H=-301.3kJ/mol；

（2）①三个容器的反应温度分别为Tl、T2、T3且恒定不变．当反应均进行到5min时H2的体积分数如图1所示，温度越高反应速率越快，达到平衡时间越短，其中只有一个容器中的反应已经达到平衡状态，最有可能是Ⅲ，是平衡后升温平衡逆向进行，氢气含量最大；

②设反应生成的甲醇为xmol/L，

CO（g）+2H2（g）═CH3OH（g）

开始（mol/L）：0.510

转化（mol/L）：x 2x x

平衡（mol/L）：0.5-x 1-2x x

到5min时，氢气的体积分数为0.4，则=0.4，解得：x=mol/L，容器I中用CH3OH表示的化学反应速率v（CH3OH）=═0.067mol/（Lmin）；

③当三个容器中的反应均达到平衡状态时，该反应为放热反应，升温平衡逆向进行，Ⅲ平衡常数最小；

（3）A.增高炉的高度，增大CO与铁矿石的接触，不能影响平衡移动，CO的利用率不变，故A错误；B.由图象可知用CO业冶炼金属铬时，一直很高，说明CO转化率很低，故B正确；C.由图象可知温度越低，越小，故CO转化率越高，工业冶炼金属铜（Cu） 时，600℃下CO的利用率比1000℃下CO的利用率更大，故C正确；D.CO还原PbO2的反应，达到平衡后升高温度，升高，即升高温度，CO的含量增大，说明平衡逆向移动，此反应的△H＜0；故答案为BC；

（4）电池反应为：2CH3OH+3O2+4KOH=2K2CO3+6H2O．该电池负极是甲醇失电子生成碳酸钾，图中分析可知b电极为正极，电极反应为：O2+4e-+2H2O=4OH-，每消耗6.4g甲醇即0.2mol，转移电子的物质的量为1.2mol，即 1.2NA（1.2×6.02×1023）；（5）通常状况下，将a mol/L的醋酸与b mol/L Ba（OH）2溶液等体积混合，溶液中溶质为醋酸钡和氢氧化钡，反应平衡时，2c（Ba2+）=c（CH3COO-）=bmol/L，溶液中c（H+）=c（OH-）=10-7mol/L，溶液呈中性，醋酸电离平衡常数依据电离方程式写出K===。