Question

【題目】近年來甲醇用途日益廣泛，越來越引起商家的關(guān)注，工業(yè)上甲醇的合成途徑多種多樣。現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)室中模擬甲醇合成反應(yīng)，在2L密閉容器內(nèi)，400℃時(shí)反應(yīng)：CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) △H<0，體系中n(CO)隨時(shí)間的變化如下表：

時(shí)間(s)	0	1	2	3	5
n(CO)(mol)	0.020	0.011	0.008	0.007	0.007

(1)圖中表示CH3OH的變化的曲線是_______。

(2)用H2表示從0~2s內(nèi)該反應(yīng)的平均速率v(H2)=___________________。

(3)該反應(yīng)達(dá)到最大限度時(shí)CO的轉(zhuǎn)化率為___________。

(提示：轉(zhuǎn)化率=×100%)

(4)能說明該反應(yīng)已達(dá)到平衡狀態(tài)的是______。

a. CO與H2的濃度保持不變 b. 容器內(nèi)密度保持不變

c. 容器內(nèi)壓強(qiáng)保持不變 d. 每消耗1molCH3OH的同時(shí)有2mol H–H形成

(5)CH3OH與O2的反應(yīng)可將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能，其工作原理如下圖所示，圖中CH3OH從______(填A或B)通入。

Answer 1

【答案】b 0.006mol/(Ls) 65% ac A

【解析】

(1)CH3OH是生成物，隨反應(yīng)進(jìn)行濃度增大，平衡時(shí)物質(zhì)的量為CO物質(zhì)的量的變化量△n(CO)；

(2)根據(jù)v=計(jì)算v(CO)，再利用速率之比等于化學(xué)計(jì)量數(shù)之比計(jì)算v(H2)；

(3)該反應(yīng)達(dá)到最大限度時(shí)CO的轉(zhuǎn)化率根據(jù)×100%計(jì)算；

(4)當(dāng)反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)，正逆反應(yīng)速率相等，各物質(zhì)的濃度不再改變，由此衍生的一些物理量也不變；

(5)在甲醇燃料電池中通入甲醇的電極為負(fù)極，通入氧氣的電極為正極。

(1)CH3OH是生成物，隨反應(yīng)進(jìn)行物質(zhì)的量增大。根據(jù)方程式CO(g)+2H2(g) CH3OH(g) CO物質(zhì)的量的減少量等于CH3OH物質(zhì)的量的增加量。圖表中CO的物質(zhì)的量0-3s變化量為0.02mol-0.007mol=0.013mol，則△n(CO)=△n(CH3OH)= 0.013mol，△c(CH3OH)==0.0065mol/L，可知圖象中只有b符合，所以表示CH3OH濃度變化的曲線為b；

(2)0～2s內(nèi)CO物質(zhì)的量變化量=0.02mol-0.008mol=0.012mol，v(CO)==0.003mol/（Ls），根據(jù)方程式中物質(zhì)轉(zhuǎn)化關(guān)系可知v(H2)=2v(CO)=0.006mol/（Ls）；

(3)該反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)CO的轉(zhuǎn)化量△n(CO)=0.02mol-0.007mol=0.013mol，開始投入量為0.02mol，所以該反應(yīng)達(dá)到最大限度時(shí)CO的轉(zhuǎn)化率為×100%=×100%=65%；

(4)a.若CO與H2的濃度保持不變，說明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，a正確；

b.根據(jù)質(zhì)量守恒定律知，混合物質(zhì)量始終不變，容器的體積不變，則容器內(nèi)混合氣體的密度始終不變，所以不能據(jù)此判斷是否達(dá)到平衡狀態(tài)，b錯(cuò)誤；

c.恒溫恒容的條件下，壓強(qiáng)之比等于物質(zhì)的量之比，反應(yīng)前后氣體物質(zhì)的量變化，當(dāng)容器內(nèi)壓強(qiáng)保持不變，說明各物質(zhì)的物質(zhì)的量不變，說明反應(yīng)處于平衡狀態(tài)，c正確；

d.消耗1molCH3OH，表示的方向?yàn)槟娣磻?yīng)方向， 形成2mol H–H表示的方向也是逆反應(yīng)方向，不能說明正反應(yīng)速率等于逆反應(yīng)速率，不能判斷反應(yīng)處于平衡狀態(tài)，d錯(cuò)誤；

故合理選項(xiàng)是ac；

(5)電子由a流向b說明a為負(fù)極，b為正極，CH3OH與O2的反應(yīng)可將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能，甲醇失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，在負(fù)極反應(yīng)，所以CH3OH從A通入。