Question

工业上一般在恒容密闭容器中可以采用下列反应合成甲醇：CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）
（1）判断反应达到平衡状态的依据是（填字母序号）

 

A．生成CH₃OH的速率与消耗CO的速率相等
B．混合气体的密度不变
C．混合气体的相对平均分子质量不变
D．CH₃OH、CO、H₂的浓度都不再发生变化
（2）下表所列数据是反应在不同温度下的化学平衡常数（K）

温度	250℃	300℃	350℃
K	2.041	0.270	0.012

①该反应化学平衡常数表达式K=

 

②由表中数据判断该反应的△H

 

0（填“＞”、“=”或“＜”）；
③某温度下，将2mol CO和6mol H₂充入2L的密闭容器中，充分反应后，达到平衡时测得C（CO）=0.2mol?L^-1，此时的温度为

 

（3）25℃101KPa下，1g液态甲醇完全燃烧生成CO₂和液态水时放出热量22.68kJ，表示甲醇燃烧热的热化学方程式为

 

（4）据报道，最近摩托罗拉公司研发了一种由甲醇和氧气以及强碱做电解质溶液的新型手机电池，电量可达现在使用的镍氢电池或锂电池的十倍，该电池工作时负极电极反应式为

 

．若反应时消耗16g甲醇所产生的电能电解足量的CuSO₄溶液，则将产生标准状况下的O₂

 

升．

Answer 1

考点：化学平衡状态的判断,热化学方程式,化学电源新型电池,化学平衡常数的含义

专题：化学反应中的能量变化,化学平衡专题,电化学专题

分析：（1）可逆反应达到平衡状态时，正逆反应速率相等（同种物质）或正逆反应速率之比等于系数之比（不同物质），平衡时各种物质的物质的量、浓度等不再发生变化，由此衍生的一些物理量不变，以此分析；
（2）①反应化学平衡常数是平衡时生成的浓度幂之积除以反应物浓度的幂之积；
②升高温度，可逆反应向吸热反应方向移动，根据平衡常数与温度变化关系确定焓变；
③根据平衡浓度计算出平衡常数来确定温度；
（3）1g液态甲醇完全燃烧生成CO₂和液态水时放出热量22.68kJ，然后求出1mol放出的热量；
（4）负极发生氧化反应，根据电子守恒求产生标准状况下的O₂．

解答： 解：（1）A．无论反应是否达到平衡状态，生成CH₃OH的速率与消耗CO的速率始终相等，所以不能作为判断平衡状态的依据，故错误；
B．混合物的质量始终不变，容器的体积不变，所以混合气体的密度始终不变，所以不能作为判断平衡状态的依据，故错误；
C．反应前后，混合气体的物质的量改变，气体的质量不变，反应达到平衡状态时，混合气体的相对平均分子质量不变，所以能作为判断平衡状态的依据，故正确；
D．反应达到平衡状态时，CH₃OH、CO、H₂的浓度都不再发生变化，所以能作为判断平衡状态的依据，故正确；
故选CD；
（2））①反应化学平衡常数是平衡时生成的浓度幂之积除以反应物浓度的幂之积，K=

c(CH3OH)

c(CO)?c2(H2)

，故答案为：

c(CH3OH)

c(CO)?c2(H2)

；
②升高温度，平衡向吸热方向移动，根据表格知，温度越高，化学平衡常数越小，说明平衡向逆反应方向移动，所以正反应是放热反应，即△H＜0，
故答案为：＜；
③CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）单位为mol/L
反应开始 1mol/L 3mol/L     0
反应 0.8mol/L 1.6mol/L 0.8mol/L
平衡 0.2mol/L 1.4mol/L 0.8mol/L
平衡常数K=

0.8mol/L

0.2mol/L．(1.4mol/L)2

=2.04，所以是250℃；
故答案为：250℃；
（3）1mol放出的热量为725.76 kJ/mol，所以热化学方程式为 CH₃OH（l）+

3

2

O₂（g）=CO₂（g）+2H₂O（l）△H=-725.76 kJ/mol，
故答案为：CH₃OH（l）+

3

2

O₂（g）=CO₂（g）+2H₂O（l）△H=-725.76 kJ/mol；
（4）负极发生氧化反应，负极CH₃OH-6e^-+8OH^-=CO₃^2-+6H₂O 依据电子守恒CH₃OH～CO₃^2-～6e^-，16克甲醇物质的量为0.5mol，转移电子为3mol，依据电子守恒O₂～4e^-，则将产生标准状况下的O₂物质的量为0.75mol，标准状况下氧气的体积=0.75mol×22.4L/mol=16.8L，故答案为：CH₃OH-6e^-+8OH^-=CO₃^2-+6H₂O；16.8．

点评：本题考查了影响化学平衡移动的因素、平衡状态的判断等知识点．