Question

【題目】以天然氣為原料合成甲醇，有關熱化學方程式如下：

①2CH4(g)+O2(g)==2CO(g)+4H2(g) △H1=-70.8kJmol-1

②CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) △H2

③2CH4(g)+O2(g)2CH3OH(g) △H3=-251.0 kJmol-1

（1）反應②的△H2=________kJmol-1；

（2）在體積可變的密閉在器中投入1 mol CO和2 mol H2，在不同條件下發生反應：CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)。實驗測得平衡時CH3OH的物質的量隨溫度、壓強變化如圖1所示。

①M 點時，H2 的轉化率為_________；壓強： p1_______（填“>”“<”或“=”）p2；

②反應速率：N 點v正(CO) _______（填“>”“<”或“=”）M 點v 逆(CO)

③若壓強為p1、在1L恒容密閉容器中進行上述反應（起始投料不變），在不同溫度下上述反應的平衡常數的對數(IgK)如圖2所示。則溫度為506K時，平衡常數K=____________， B、C、D、E四點中能正確表示該反應的1gK 與T的關系的點為________________。

④若在2L恒容密閉容器中充入x (x>0)mol H2、2 mol CO、和8 mol CH3OH(g)，在 506 K下進行上述反應。為了使該反應逆向進行，x的范圍為________________。

（3）某甲醇-空氣燃料電池以KOH溶液為電解質溶液。當KOH全部轉化成KHCO3時停止放電，寫出此時負極的電極反應式______________________________。

Answer 1

【答案】 -90.1 50% > < 1 BE 0<x<4 CH3OH+7OH--6e-=HCO3-+5H2O

【解析】本題主要考查影響化學平衡的外界條件、平衡常數的計算等。

（1）③/2-①/2得反應②的△H2=(△H3-△H1)/2=-90.1kJmol-1。

（2）①M點時，生成0.5mol CH3OH消耗1mol H2，H2的轉化率為1/2=50%；加壓平衡右移，CH3OH的物質的量增大，p1時CH3OH的物質的量較大，所以壓強：p1>p2。

②M、N點溫度相同，M點壓強較大，所以反應速率：N點v正(CO) <M點v逆(CO)。

③溫度為506K時，1gK=0，平衡常數K=0。該反應為放熱反應，K隨著溫度升高而減小，所以B、C、D、E四點中能正確表示該反應的1gK與T的關系的點為BE。

④起始濃度c(CO)=1mol/L，c(H2)=0.5xmol/L，c(CH3OH)=4mol/L，濃度商Q==16/x2，為了使該反應逆向進行，要求Q>K，即16/x2>1，x的范圍為0<x<4。

（3）KOH全部轉化成KHCO3，此時負極的電極反應式CH3OH+7OH--6e-=HCO3-+5H2O。