Question

（18分）工業上一般在恒容密閉容器中可以采用下列反應合成甲醇：
CO(g) ＋ 2H₂(g) CH₃OH(g)       ΔH
（1）判斷反應達到平衡狀態的依據是        （填序號）。
a． 生成CH₃OH的速率與消耗CO的速率相等
b． 混合氣體的密度不變     
c． 混合氣體的總物質的量不變
d． CH₃OH、CO、H₂的濃度都不再發生變化
（2）CO在不同溫度下的平衡轉化率與壓強的關系如圖1。

①該反應△H___0（填“＞”或“＜”）。
②實際生產條件控制在250℃、1.3ⅹ10⁴ kPa左右，選擇此壓強的理由是_______。
（3）右圖2表示在溫度分別為T₁、T₂時，平衡體系中H₂的體積分數隨壓強變化曲線，A、C兩點的反應速率A____C（填“＞”、“＝”或“＜”，下同），A、C兩點的化學平衡常數A_____C，由狀態B到狀態A，可采用______的方法（填“升溫”或“降溫”）。

（4）一定條件下，0.5mol甲醇蒸氣完全燃燒生成二氧化碳氣體和液態水，放出Q KJ的熱量。寫出該反應的熱化學方程式                                   。
（5）圖3是甲醇燃料電池（電解質溶液為KOH溶液）結構示意圖，寫出 a處電極上發生的電極反應式                                     。

Answer 1

（1）c d （2分）  
（2）① ＜（2分） ②　在1.3×10⁴Kpa下，CO轉化率已較高，再增大壓強CO轉化率提高不大，而生產成本增加，故得不償失。（2分）
（3）＜，= ，升溫（共6分，各2分）
（4）2CH₃OH(g)+3O₂(g)=2CO₂(g)+4H₂O(l) △H=" -4Q" kJ/mol（3分）
（5）CH₃OH-6e^-+8OH^- = CO₃^2-+6H₂O（3分）

解析試題分析：（1）a.都在說正反應速率，不能說明平衡。b.由于氣體體積不變，而且反應前后質量守恒，所以密度也不發生改變。c.由于反應前后物質的量發生改變，當不再改變時達到平衡。d.當濃度不再改變時，說明正逆反應速率相等，達到平衡。
（2）①由于升高溫度，CO的轉化率減小，反應逆向移動，說明反應放熱，△H>0；②在1.3×10⁴Kpa下，CO轉化率已較高，再增大壓強CO轉化率提高不大，而生產成本增加。
（3）加大壓強，氫氣體積分數減小，反應正移，，所以A點反應速率小于C點。在同一溫度下，平衡常數相等。由B變到A，只是溫度發生變化，壓強不變，所以只需要升溫。（4）先寫化學方程式，并標識出每一種物質的狀態，最后標明焓變，帶正負號和單位。（5）甲醇作負極，失電子，生成碳酸根和水。
考點：化學反應平衡原理，平衡常數的比較，熱化學方程式的書寫，原電池的電極反應。
點評：本題綜合性較強，考到了很多基礎的知識點，學生需要熟練掌握，難度不大。