Question

【題目】煤的氣化在煤化工業中占有重要地位，至今仍然是化學工業的重要組成部分．

（1）已知H2（g）、CO（g）和CH3OH（l）的燃燒熱分別為﹣285.8kJ/mol、﹣283.0kJ/mol和﹣726.5kJ/mol．請寫出CH3OH（l）完全燃燒生成二氧化碳和液態水的熱化學方程式：______________________________．

（2）工業上一般在恒容密閉容器中采用下列反應合成甲醇：CO（g）+2H2（g）CH3OH（g）△H．下表所列數據是該反應在不同溫度下的化學平衡常數（K）

溫度/℃	250	300	350
K/L2mol﹣2	2.041	0.270	0.012

①該反應的平衡常數的表達式是____________，由表中數據判斷△H__0（填“＞”、“=”或“＜”）

②某溫度下，將2molCO和6molH2充入2L的密閉容器中，充分反應后，4min達到平衡時測得c（CO）=0.2mol/L，此時的溫度為______，則反應速率v（H2）=_______．

（3）T℃時，在t0時刻，合成甲醇反應CO（g）+2H2（g）CH3OH（g）達到平衡，若在t1時刻將容器的體積縮小為原來的，在t2時刻又達到新的平衡，請在圖中用曲線表示t1～t2時間段氫氣、甲醇物質的量濃度隨時間變化的趨勢示意圖（其他條件不變，曲線上必須標明氫氣、甲醇）．_______．

（4）如果用CH3OH和空氣作燃料電池，用KOH作電解質溶液，請寫出該燃料電池的負極的電極反應式__________________．

Answer 1

【答案】 CH3OH（l）+O2（g）=CO2（g）+2 H2O △H=﹣726.5kJmol﹣1　． K=　　 ＜ 250℃ 0.4molL﹣1min﹣1　 CH3OH﹣6e﹣+8OH﹣=CO32﹣+6H2O

【解析】（1）已知CH3OH（l）的燃燒熱為-726.5kJ/mol，則CH3OH完全燃燒生成二氧化碳和液態水的熱化學方程式為CH3OH（l）+3/2O2（g）=CO2（g）+2 H2O（l）△H=-726.5kJmol-1；

（2）①平衡常數為生成物濃度的冪次方之積比上反應物濃度的冪次方之積，則CO（g）+2H2（g）CH3OH（g）反應的平衡常數的表達式K=c(CH3OH)/c(CO)c2(H2)；升高溫度，平衡向吸熱方向移動，根據表格知，溫度越高，化學平衡常數越小，說明平衡向逆反應方向移動，所以正反應是放熱反應，即△H＜0；②

CO（g）+2H2（g）CH3OH（g）

開始 1mol/L 3mol/L 0

轉化 0.8mol/L 1.6mol/L 0.8mol/L

平衡 0.2mol/L 1.4mol/L 0.8mol/L

平衡常數K=0.8/0.2×1.42=2.04，所以是250℃；反應速率v（H2）=1.6mol/L/4min=0.4molL-1；

（3）若在t1時刻將容器的體積縮小為原來的1/2，相當于增大壓強，各組分的濃度立即增加原來的一倍，然后是平衡開始正向移動，至t2時刻又達到新的平衡，圖示如下見答案；（4）用CH3OH和空氣作燃料電池，用KOH作電解質溶液，負極CH3OH失電子發生氧化反應，則負極的電極反應式為CH3OH﹣6e﹣+8OH﹣=CO32﹣+6H2O。