Question

甲醇汽油是由10%一25%的甲醇与其他化工原料、添加剂合成的新型车用燃料，可达到国标汽油的性能和指标．甲醇是一种可再生能源，具有广泛的开发和应用前景．
I、工业上合成甲醇一般采用下列反应：CO（g）+2H₂（g） CH₃ OH（g）△H=a kJ/mol，
下表是该反应在不同温度下的化学平衡常数（K）：

温度/℃	250	310	350
K	2.041	0.250	0.012

（1）由表中数据判断△Ha

 

0（填“＞”、“=”或“＜”）．
（2）某温度下，将2mol CO和6mol H₂充入2L的密闭容器中，充分反应达到平衡后，测得c（CO）=0.5mol?L^-1，则此时的温度为

 

℃．
（3）在容积固定的密闭容器中发生上述反应，各物质的浓度如下表：

浓度mol/L 时间/min	c（CO）	c（H2）	c（CH3OH）
0	0.8	1.6	0
2	0.6	1.2	0.2
4	0.3	0.6	0.5
6	0.3	0.6	0.5

①反应从2min到4min之间，H₂的反应速率为

 

．
②反应达到平衡时CO的转化率为

 

．
③反应在第2min时改变了反应条件，改变的条件可能是

 

（填序号）．
A．使用催化剂    B．降低温度    C．增加H₂的浓度
（4）向容积相同、温度分别为T₁和T₂的两个密闭容器中均充入1molCO和2mol H₂，发生反应CO（g）+2H₂（g）CH₃ OH（g）△H=akJ/mol．恒温恒容下反应相同时间后，分别测得体系中CO的百分含量分别为w₁和w₂；已知T₁＜T₂，则w₁

 

w₂（填序号）．
A．大于     B．小于     C．等于     D．以上都有可能
Ⅱ、甲醇在化学电源方面也有着重要应用．写出以甲醇为燃料，氢氧化钠溶液为电解质溶液的原电池中负极的电极反应式：

 

．

Answer 1

分析：Ⅰ、（1）依据平衡常数随温度变化分析判断；
（2）依据化学平衡三段式列式计算平衡浓度，结合平衡常数概念计算平衡常数，与表中数据比较的大所需温度；
（3）①分析图表数据，结合化学反应速率概念是单位时间内 物质浓度的变化计算得到；
②一氧化碳的转化率是用消耗量除以起始量计算；
③影响化学反应速率的因素有：使用催化剂、改变温度、浓度、改变物质的表面积等；
（4）依据反应过程中，开始反应温度高反应速率快，一氧化碳含量少，但达到平衡后，反应是放热反应，温度高的平衡平衡逆向进行，一氧化碳含量高；
Ⅱ、燃料电池中燃料在负极失电子发生氧化反应，甲醇失电子生成二氧化碳在碱溶液中生成碳酸盐，结合电荷守恒配平写出电极反应．

解答：解：I、（1）图表中平衡常数随温度升高而减小，说明升温平衡逆向进行，正反应是放热反应，△H＜0，故答案为：＜；
（2）某温度下，将2mol CO和6mol H₂充入2L的密闭容器中，充分反应达到平衡后，测得c（CO）=0.5mol?L^-1，
                  CO（g）+2H₂（g）?CH₃ OH（g）
起始量（mol/L）   1         3           0
变化量（mol/L）  0.5        1           0.5
平衡量（mol/L）  0.5        2           0.5
平衡常数K=

c(CH3OH)

c(CO)c2(H2)

=

0.5

0.5×22

=0.25；
对比图表可知，反应是在310°C达到的平衡，
故答案为：310；
（3）①反应从2min到4min之间，氢气物质的量浓度变化1.2mol/L-0.6mol/L=0.6mol/L，H₂的反应速率=

0.6mol/L

4min-2min

=0.3mol/L?min，
故答案为：0.3mol/（L?min）；
②反应达到平衡时CO的转化率=

0.8mol/L-0.3mol/L

0.8mol/L

×100%=62.5%，故答案为：62.5%；  
 ③通过图表比较起始到第2min和第2min到第4min时知，反应物和生成物的反应速率都增大，所以改变的条件是升高温度或使用催化剂，故答案为：A；
（4）依据反应过程中，开始反应阶段温度高反应速率快，一氧化碳含量少，但达到平衡后，反应是放热反应，温度高的平衡平衡逆向进行，一氧化碳含量高，所以当反应到一定时间，一氧化碳的含量不能确定，故答案为：D；
II、甲醇为燃料，氢氧化钠溶液为电解质溶液的原电池中，甲醇失电子生成二氧化碳在碱溶液中生成碳酸盐，负极的电极反应式为2CH₃OH-12e^-+16OH^-=2CO₃^2-+12H₂O，故答案为：2CH₃OH-12e^-+16OH^-=2CO₃^2-+12H₂O．

点评：本题考查了学生影响化学反应速率的因素和有关反应速率和平衡常数的计算，原电池电极反应书写，有一定的综合性，题目难度中等．