Question

【題目】（1）甲醇燃料電池(DNFC)被認為是21世紀電動汽車最佳候選動力源。

①在25℃、101kPa下，1g甲醇(CH3OH)燃燒生成CO2和液態水時放熱22．68kJ。則表示甲醇燃燒熱的熱化學方程式為__________________________。

②甲醇質子交換膜燃料電池中將甲醇蒸氣轉化為氫氣的兩種反應原理是：

a．CH3OH(g)+H2O(g) CO2(g)+3H2(g) △H1=+49．0kJ·mol—1

b． △H2

已知H2(g)+ O2(g) H2O(g) △H3=-241．8kJ·mol-1

則反應②的△H2=_________ kJ·mol-1。

（2）工業上一般可采用下列反應來合成甲醇：CO（g）+2H2（g）CH3OH（g），現實驗室模擬該反應并進行分析，圖1是該反應在不同溫度下CO的轉化率隨時間變化的曲線。

①該反應的焓變△H_____0（填“＞”“＜”或“=”）．

②T1和T2溫度下的平衡常數大小關系是K1_____K2（填“＞”“＜”或“=”）

③現進行如下實驗，在體積為1L的密閉容器中，充入1molCO和3molH2，測得CO和CH3OH（g）的濃度隨時間變化如圖2所示．從反應開始到平衡，CO的平均反應速率v（CO）=_____，該反應的平衡常數為K=_____。

④恒容條件下，達到平衡后，下列措施中能使增大的有_____。

A．升高溫度 B．充入He（g）

C．再充入1molCO 和3molH2 D．使用催化劑．

Answer 1

【答案】 CH3OH(l)+O2(g)＝CO2(g)+2H2O(l) ΔH＝–725.76kJ·mol－1 －192.8 ＜ ＞ 0.075mol/（Lmin） C

【解析】（1）①1g甲醇(CH3OH)燃燒生成CO2和液態水時放熱22.68kJ，則1mol甲醇(32g) 燃燒生成CO2和液態水時放熱32×22.68kJ=725.76kJ，故甲醇燃燒的熱化學方程式為CH3OH(l)+ O2(g)＝CO2(g)+2H2O(l) ΔH＝–725.76kJ·mol－1；②根據蓋斯定律可知，a－b即得到H2 (g)+ O2 (g)＝H2O(g)，所以該反應的△H3＝△H2－△H1，即-241.8kJ·mol-1＝△H2－49.0kJ·mol—1，.解得△H2 ＝－192.8 kJ·mol -1；（2）①根據先拐先平原則，由圖1可知，溫度T1<T2，平衡時，溫度越高CO的轉化率越小，說明升高溫度，平衡向逆反應移動，升高溫度平衡向吸熱反應移動，故該反應正反應為放熱反應，△H<0；②平衡時，溫度越高CO的轉化率越小，說明升高溫度，平衡向逆反應移動，升高溫度平衡向吸熱反應移動，故該反應正反應為放熱反應；升高溫度，平衡向逆反應移動，所以K1>K2；③CO的平均反應速率v(CO)＝=0.075mol/(Lmin)；

根據反應方程式：CO + 2H2 CH3OH

起始（mol/L） 1 3 0

反應（mol/L） 0.75 1.5 0.75

平衡 （mol/L） 0.25 1.5 0.75

反應的平衡常數K＝=；④因該反應為放熱反應，升高溫度平衡將向逆反應方向移動， 將減小，選項A錯誤；恒容條件下，充入He，平衡不移動， 將保持不變，選項B錯誤；再充入1molCO和3mol H2 相當于增大了壓強，平衡將向正反應方向移動， 將增大，選項C正確；使用催化劑，平衡不移動， 仍將保持不變，選項D錯誤，答案選C。