Question

甲醇是一种可再生能源，具有广泛的开发和应用前景。

（1）工业上一般采用两种方法制备甲醇：

反应Ⅰ：CO(g) + 2H₂ (g) CH₃OH (g)  DH₁

反应Ⅱ：CO₂(g) + 3H₂(g)   CH₃OH (g)+H₂O(g)  DH₂

① 下表所列数据是反应Ⅰ在不同温度下的化学平衡常数（K）。

温度	250℃	300℃	350℃
K	2.041	0.270	0.012

由表中数据判断DH₁_______________0（填“<”、“=”或“>”）。

② 某温度下，将2molCO和6molH₂充入2L密闭容器中充分反应，4分钟后反应达到平衡，测得CO的物质的量为0.4mol，则CO的反应速率为________________，此时的压强是反应前压强的___________倍。

（2）反应Ⅱ的平衡常数表达式为____________________，为了加快反应Ⅱ的反应速率，并且提高H₂的转化率，采取的措施是_______________（填写正确选项的字母）。

a．增大CO₂的浓度           b．增大H₂的浓度

c．增大压强                 d．加入催化剂

（3）工业上利用CO与水蒸气的反应，将有毒的CO转化为无毒的CO₂，书写有关热化学反应方程式__________________________________。该反应在830K下进行时，初始浓度到达平衡的时间有如下的关系：

CO的初始浓度(mol/L)	2	4	1	3
H2的初始浓度(mol/L)	3	2	3	3
时间（min）	8	6	12	n

则n 为________min。

（4）近年来，科研人员新开发出一种甲醇和氧气以强碱溶液为电解质溶液的新型手机电池。该电池中甲醇发生反应的一极为______极、其电极反应式为_________________。

（5）用该电池作电源，用惰性电极电解饱和NaCl溶液时，每消耗0.2mol CH₃OH，阴极产生标况下气体的体积为        L。

Answer

（1）①<(1分)；        ② 0.2mol/(L·min) (1分)，       0.6(2分)；

（2）K= c(CH3OH ) ·c(H2O) / c(CO2) ·c3(H2) (1分)，      a、c(1分)；

（3）CO(g)+ H2O(g) CO2(g)+H2(g)  DH = DH 1 - DH 2(2分)、    4(2分)；

（4）负（1分），      CH3OH – 6e- + 8OH-  = CO32- + 6H2O（2分）；

（5）13.44(2分)。

【解析】

试题分析：分析题意随温度升高，平衡常数K减小，所以反应放热；

               CO(g) + 2H2 (g) CH3OH (g)

初始（mol）：   2      6              0

变化量（mol）：1.6     3.2            1.6

平衡量（mol）：0.4     2.8            1.6

平衡时气体的总量为0.4+2.8+1.6=4.8mol；为原来的4.8/8=0.6倍，则压强为原来的0.6倍；（3）由盖斯定律可知反应Ⅰ-Ⅱ，可得反应CO(g)+ H2O(g) CO2(g)+H2(g)  DH = DH 1 - DH 2，表中

CO的初始浓度(mol/L)

2

4

1

3

H2的初始浓度(mol/L)

3

2

3

3

时间（min）

8

6

12

n

H2的初始浓度相同，CO的浓度为2：1时，所用时间为2：3，则当CO的浓度为2：3时，所用时间为2：1，则n=4；（4）负      CH3OH – 6e- + 8OH-  = CO32- + 6H2O；（5）每消耗0.2mol CH3OH，转移的电子为1.2mol，电解池的阴极反应为2H++2e-=H2↑所以产生的气体为0.6mol，标况下的体积为13.44L.

考点：化学反应速率、化学平衡常数、原电池原理、电解原理。