[题目]甲醇来源丰富.价格低廉.是一种重要的化工原料.有着非常重要.广泛的用途.工业上常用水煤气在恒容.催化剂和加热的条件下生产甲醇.其热化学方程式为:2H2 CH3OH(g);ΔH=-90.8kJ/mol.(1)该反应的平衡常数表达式为:K= .如升高温度.K值将 .(2)以下各项能说明该反应达到平衡状态的是 .A.混合气体的密度保持不变 B.甲� 题目和参考答案——青夏教育精英家教网—

【题目】甲醇来源丰富，价格低廉，是一种重要的化工原料，有着非常重要、广泛的用途。工业上常用水煤气在恒容、催化剂和加热的条件下生产甲醇，其热化学方程式为：2H2(g)+CO(g) CH3OH(g);ΔH=-90.8kJ/mol。

（1）该反应的平衡常数表达式为：K=____，如升高温度，K值将______（填：增大、减小或不变）。

（2）以下各项能说明该反应达到平衡状态的是____________.

A.混合气体的密度保持不变 B.甲醇的质量分数保持不变

C.CO的浓度保持不变 D.2v逆(H2)=v正(CH3OH)

（3）在210°C、240°C和270°C三种不同温度、2 L恒容密闭容器中研究合成甲醇的规律。

如图是上述三种温度下不同的H2和CO的起始组成比（起始时CO的物质的量均为1 mol)与CO平衡转化率的关系，则曲线Z对应的温度是_____。由起始达到a点所需时间为5min，则H2的反应速率为:_______________mol/(L·min)。

（4）某兴趣小组设计了如图所示的甲醇燃料电池装置。

①该电池工作时，正极是____________极（填“a”或 “b”）；

②该电池负极反应的离子方程式为____________________________________。

【答案】K= 减小 BC 2700C 0.1mol/(L·min) a CH3OH-6e-+H2O = CO2↑+6H+

【解析】

（1）平衡常数等于生成物平衡浓度化学计量数幂之积比上反应物平衡浓度幂之积；根据正反应为放热反应判断；

（2）正逆反应速率相等；变量不在发生变化，证明达到了平衡；

（3）正反应为放热反应，温度越高，反应物转化率越低；根据CO的转化率计算CO的变

化量，根据CO的变化量计算氢气的变化量，在计算速率；

（4）根据燃料电池中正极为充入氧气一极，负极为燃料一极判断书写电极反应式。

（1）该反应的平衡常数表达式为：K=，因为正反应为放热反应，因此升高温度，平衡会逆向移动，K值将减小；

答案：K= (2). 减小

（2）根据反应中变化的量不在发生变化，证明反应达到了平衡分析；

A.因为体积一定，气体总质量一定，因此混合气体的密度始终保持不变，不可作为判断是否平衡的依据，故A错误；

B.反应未达到平衡时，甲醇的质量分数始终在变化，当不在发生变化时，说明反应达到了平衡，故B正确；

C. .反应未达到平衡时，CO的浓度始终在变化，当不在发生变化时，说明反应达到了平衡，故C正确；

D.正逆反应速率比不等于化学计量数之比，故D错误；

答案：BC

（3）根据反应2H2(g)+CO(g) CH3OH(g);ΔH=-90.8kJ/mol，是放热反应，温度越高，转化率越低，所以曲线Z对应的温度是270℃；

△c（CO）=1mol×50%/2=0.25mol/L，则△c（H2）=2△c（CO）=2×0.25mol/L=0.5mol/L；

v（H2）=△c（H2）/△t=0.5mol/L/5min=0.1mol/(L·min) ;

答案：2700C 0.1mol/(L·min)

（4） ①该电池工作时，a极通入O2得电子，则正极是a极；

②该电池负极甲醇失电子生成二氧化碳，反应的离子方程式为CH3OH-6e-+H2O = CO2↑+6H+；

答案：a CH3OH-6e-+H2O = CO2↑+6H+

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Ⅱ. 甲烷水蒸气的重整反应是工业制备氢气的重要方式，其化学反应方程式为CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g)。回答下列问题：

(2)已知：CH4(g)+2O2(g)= CO2(g)+ 2H2O(l) ΔH1=akJ·mol—1，

2CO(g)+O2(g)= 2CO2(g) ΔH2=b kJ·mol—1，

2H2(g) +O2(g)=2 H2O (l) ΔH3=c kJ·mol—1

CO(g)+ H2O(g)= CO2(g)+ H2 (g) ΔH4=d kJ·mol—1

则甲烷水蒸气重整反应的ΔH=____________kJ·mol—1（用字母a、b、c、d表示）通过计算机模拟实验，对400~1200℃、操作压强为0.1MPa条件下，不同水碳比（1~10）进行了热力学计算，反应平衡体系中H2物质的量分数与水碳比、平衡温度的关系如图所示：

①结合如图回答：当平衡温度一定时，H2的物质的量分数与水碳比（1~10）的关系是________，其原因是_____________。

②若密闭容器中仅发生CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g)，平衡温度为750℃，水碳比为1.0时，H2的物质的量分数0.5，甲烷的转化率为___________，其压强平衡常数Kp为________；用气体分压表示反应速率方程为v=k p(CH4)·p—1(H2)，则此时反应速率v=_________。（已知：气体分压=气体的物质的量分数×总压，速率方程中k 为速率常数）。

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