Question

甲醇可作为燃料电池的原料。通过下列反应可以制备甲醇：CO ( g ) + 2H₂ ( g ) CH₃OH ( g ) △H＝-90.8 kJ·mol^－1 在一容积可变的密闭容器中充入10 mol CO 和20 molH₂，CO 的平衡转化率随温度（T）、压强（P）的变化如图所示，当达到平衡状态A 时，容器的体积为20 L。

（1）该反应的化学平衡常数表达式为_________  。

（2）如反应开始时仍充入10mol CO 和20mol H₂，则在平衡状态B时容器的体积V（B）= ___  L。

（3）关于反应CO(g)+2H₂(g)CH₃OH(g)在化学平衡状态时的描述正确的是（填字母）。

A．CO的含量保持不变        B．容器中CH₃OH浓度与CO浓度相等

C．2V_正（CH₃OH）=V_正（H₂）    D．容器中混合气体的平均相对分子质量保持不变

（4）CO(g)+2H₂(g)CH₃OH(g)，按照相同的物质的量 投料，测得CO在 不同温度下的平衡转化率与压强的关系如上图所示。下列说法正确的是（   ）     。

A．温度：T1 < T2 <T3  

B．正反应速率：ν（a）>ν（c）； ν（b）>ν（d）

C．平衡常数： K(a) = K(c) ； K(b) >K(d)

D．平均摩尔质量：M(a)<M(c)； M(b)>M(d)

（5）某兴趣小组的同学用如图所示装置研究有关电化学的问题。当闭合该装置的开关时，观察到电流计的指针发生了偏转。

请回答下列问题：

(a)当乙池中B极质量增加5.40 g时，甲池中理论上消耗O₂的体积为____mL(标准状况)，丙池中______(填“C”或“D”)极析出_____g铜。

(b)若丙池中电极不变，将其中溶液换成NaCl溶液，开关闭合一段时间后，甲池中溶液的pH将____(填“增大”、“减小”或“不变”，下同)；丙池中溶液的pH将________。

Answer

（1）K=

（2）4

（3）A D

（4） A

（5）(a) 280 D 1.60 (b)减小 增大

【解析】

试题分析：（1）该反应的化学平衡常数表达式为K=。

（2）

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

开始 10 20 0

转化 5 10 5

平衡 5 10 5

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

开始 10 20 0

转化 8 16 8

平衡 2 4 8

V=4

（3）关于反应CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)在化学平衡状态时的描述正确的是（填字母）。

根据平衡定义，CO的含量保持不变，一定平衡； CH3OH浓度与CO浓度相等，不一定平衡；正逆反应速率比等于系数比一定达到平衡状态 ，2V正（CH3OH）=V正（H2）不一定平衡；气体物质的量是变量，，容器中混合气体的平均相对分子质量是变量，保持不变一定平衡。

（4）焓变<0，升高温度，平衡逆向移动，CO的转化率降低，温度：T1 < T2 ν（d）平衡常数：升高温度，平衡逆向移动，K(a) > K(c) ；温度相同平衡常数相同 K(b) =K(d)；

升高温度，平衡逆向移动，气体物质的量增大，平均摩尔质量减小：M(a)>M(c)；增大压强，平衡正向移动，平均摩尔质量增大，M(b)>M(d)

（5）当闭合该装置的开关时，甲池是原电池；乙池、丙池是电解池。 (a)当乙池中B极质量增加5.40 g时，转移电子0.05mol，甲池中理论上消耗O2 0.0125mol，体积为280mL(标准状况)，丙池中D是阴极， D极析出0.025mol铜，质量是1.60g。

(b)若丙池中电极不变，将其中溶液换成NaCl溶液，开关闭合一段时间后，甲池中总反应是，消耗氢氧化钾，溶液的pH将减小，丙池中总反应是，溶液的pH将增大。

考点：本题考查化学平衡常数、电化学。