Question

“低碳循环”引起各国的高度重视，而如何降低大气中CO₂的含量及有效地开发利用CO₂，引起了全世界的普遍重视。所以“低碳经济”正成为科学家研究的主要课题。

（1）将不同量的CO(g)和H₂O(g)分别通入到体积为 2 L的恒容密闭容器中，进行反应CO(g)＋H₂O(g)CO₂(g)＋H₂(g)，得到如下两组数据：

实验组	温度/℃	起始量/mol	平衡量/mol	达平衡所需时间/min
CO	H2O	H2	CO
1	650	4	2	1.6	2.4	6
2	900	2	1	0.4	1.6	3

①实验1条件下平衡常数K₁=          （保留2位小数，下同）；

②实验2中以v(CO)表示的反应速率为_________，该反应的逆反应为           （填“吸热”或“放热”）反应，实验2条件下化学平衡常数K_{2____}_____{___}K₁（填“＞”、“＜”或“＝”）；

（2）已知在常温常压下：

①2CH₃OH(l)＋3O₂(g)=2CO₂(g)＋4H₂O(g)  △H＝－1275.6 kJ/mol

②2CO(g)+O₂(g)=2CO₂(g)  △H＝－566.0 kJ/mol

③H₂O(g)= H₂O(l) △H＝－44.0 kJ/mol

写出甲醇不完全燃烧生成一氧化碳和液态水的热化学方程式                 ；

（3）某实验小组依据甲醇燃烧的反应原理，设计如右图所示的电池装置。

①该电池负极的电极反应为           ；

②该电池工作时，溶液中的OH^－向________极移动。

Answer

（1）①2.67 ②0.07 mol/(L·min)，吸热 <

（2）CH3OH(l)＋O2(g)=CO(g)+2H2O(l) ΔH＝－442.8 kJ/mol

（3）①CH3OH－6e－＋8OH－=CO32－+6H2O ② 负

【解析】

试题分析：（1）①H2O（g）+ CO（g）CO2（g）+H2（g）

初始浓度 1mol/L 2mol/L 0 0

转化浓度 0.8mol/L 0.8mol/l 0.8mol/l 0.8mol/l

平衡浓度 0.2mol/L 1.2mol/L 0.8mol/l 0.8mol/l

实验1条件下平衡常数K1=2.67

②实验2中平衡时消耗CO是0.4mol，浓度是0.2mol/L，所以以v(CO)表示的反应速率为0.2mol/L÷3min＝0.07 mol/(L·min) ；根据①中同样计算可得到实验2条件下平衡常数K＝0.17，这说明升高温度K减小，平衡左移，正反应为放热反应，逆反应是吸热反应。

（2）已知在常温常压下：① 2CH3OH(l)＋3O2(g)＝2CO2(g)＋ 4H2O(g） ΔH ＝－1275.6 kJ／mol、

② 2CO (g)+ O2(g)＝2CO2(g） ΔH ＝－566.0 kJ／mol、③ H2O(g)＝H2O(l） ΔH＝－44.0 kJ／mol，则根据盖斯定律可知（①－②+③×4）÷2即得到甲醇不完全燃烧生成一氧化碳和液态水的热化学方程式CH3OH(l)+O2(g)＝CO(g)+2H2O(l） ΔH ＝－442.8 kJ／mol。

（3）①燃料电池中负极失去电子，则甲醇在负极通入，电极反应式为CH3OH－6e－＋8OH－=CO32－+6H2O；

②原电池中阴离子向负极移动。

考点：考查可逆反应计算、外界条件对平衡状态的影响、盖斯定律应用及电化学应用