Question

工業(yè)上一般在恒容密閉容器中可以采用下列反應(yīng)合成甲醇：CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）
（1）判斷反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)的依據(jù)是（填字母序號(hào)）

 

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．混合氣體的相對(duì)平均分子質(zhì)量不變
D．CH₃OH、CO、H₂的濃度都不再發(fā)生變化
（2）下表所列數(shù)據(jù)是反應(yīng)在不同溫度下的化學(xué)平衡常數(shù)（K）

溫度	250℃	300℃	350℃
K	2.041	0.270	0.012

①該反應(yīng)化學(xué)平衡常數(shù)表達(dá)式K=

 

②由表中數(shù)據(jù)判斷該反應(yīng)的△H

 

0（填“＞”、“=”或“＜”）；
③某溫度下，將2mol CO和6mol H₂充入2L的密閉容器中，充分反應(yīng)后，達(dá)到平衡時(shí)測(cè)得C（CO）=0.2mol?L^-1，此時(shí)的溫度為

 

（3）25℃101KPa下，1g液態(tài)甲醇完全燃燒生成CO₂和液態(tài)水時(shí)放出熱量22.68kJ，表示甲醇燃燒熱的熱化學(xué)方程式為

 

（4）據(jù)報(bào)道，最近摩托羅拉公司研發(fā)了一種由甲醇和氧氣以及強(qiáng)堿做電解質(zhì)溶液的新型手機(jī)電池，電量可達(dá)現(xiàn)在使用的鎳氫電池或鋰電池的十倍，該電池工作時(shí)負(fù)極電極反應(yīng)式為

 

．若反應(yīng)時(shí)消耗16g甲醇所產(chǎn)生的電能電解足量的CuSO₄溶液，則將產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)狀況下的O₂

 

升．

Answer 1

考點(diǎn)：化學(xué)平衡狀態(tài)的判斷,熱化學(xué)方程式,化學(xué)電源新型電池,化學(xué)平衡常數(shù)的含義

專題：化學(xué)反應(yīng)中的能量變化,化學(xué)平衡專題,電化學(xué)專題

分析：（1）可逆反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)，正逆反應(yīng)速率相等（同種物質(zhì)）或正逆反應(yīng)速率之比等于系數(shù)之比（不同物質(zhì)），平衡時(shí)各種物質(zhì)的物質(zhì)的量、濃度等不再發(fā)生變化，由此衍生的一些物理量不變，以此分析；
（2）①反應(yīng)化學(xué)平衡常數(shù)是平衡時(shí)生成的濃度冪之積除以反應(yīng)物濃度的冪之積；
②升高溫度，可逆反應(yīng)向吸熱反應(yīng)方向移動(dòng)，根據(jù)平衡常數(shù)與溫度變化關(guān)系確定焓變；
③根據(jù)平衡濃度計(jì)算出平衡常數(shù)來確定溫度；
（3）1g液態(tài)甲醇完全燃燒生成CO₂和液態(tài)水時(shí)放出熱量22.68kJ，然后求出1mol放出的熱量；
（4）負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，根據(jù)電子守恒求產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)狀況下的O₂．

解答： 解：（1）A．無論反應(yīng)是否達(dá)到平衡狀態(tài)，生成CH₃OH的速率與消耗CO的速率始終相等，所以不能作為判斷平衡狀態(tài)的依據(jù)，故錯(cuò)誤；
B．混合物的質(zhì)量始終不變，容器的體積不變，所以混合氣體的密度始終不變，所以不能作為判斷平衡狀態(tài)的依據(jù)，故錯(cuò)誤；
C．反應(yīng)前后，混合氣體的物質(zhì)的量改變，氣體的質(zhì)量不變，反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)，混合氣體的相對(duì)平均分子質(zhì)量不變，所以能作為判斷平衡狀態(tài)的依據(jù)，故正確；
D．反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)，CH₃OH、CO、H₂的濃度都不再發(fā)生變化，所以能作為判斷平衡狀態(tài)的依據(jù)，故正確；
故選CD；
（2））①反應(yīng)化學(xué)平衡常數(shù)是平衡時(shí)生成的濃度冪之積除以反應(yīng)物濃度的冪之積，K=

c(CH3OH)

c(CO)?c2(H2)

，故答案為：

c(CH3OH)

c(CO)?c2(H2)

；
②升高溫度，平衡向吸熱方向移動(dòng)，根據(jù)表格知，溫度越高，化學(xué)平衡常數(shù)越小，說明平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，所以正反應(yīng)是放熱反應(yīng)，即△H＜0，
故答案為：＜；
③CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）單位為mol/L
反應(yīng)開始 1mol/L 3mol/L     0
反應(yīng) 0.8mol/L 1.6mol/L 0.8mol/L
平衡 0.2mol/L 1.4mol/L 0.8mol/L
平衡常數(shù)K=

0.8mol/L

0.2mol/L．(1.4mol/L)2

=2.04，所以是250℃；
故答案為：250℃；
（3）1mol放出的熱量為725.76 kJ/mol，所以熱化學(xué)方程式為 CH₃OH（l）+

3

2

O₂（g）=CO₂（g）+2H₂O（l）△H=-725.76 kJ/mol，
故答案為：CH₃OH（l）+

3

2

O₂（g）=CO₂（g）+2H₂O（l）△H=-725.76 kJ/mol；
（4）負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，負(fù)極CH₃OH-6e^-+8OH^-=CO₃^2-+6H₂O 依據(jù)電子守恒CH₃OH～CO₃^2-～6e^-，16克甲醇物質(zhì)的量為0.5mol，轉(zhuǎn)移電子為3mol，依據(jù)電子守恒O₂～4e^-，則將產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)狀況下的O₂物質(zhì)的量為0.75mol，標(biāo)準(zhǔn)狀況下氧氣的體積=0.75mol×22.4L/mol=16.8L，故答案為：CH₃OH-6e^-+8OH^-=CO₃^2-+6H₂O；16.8．

點(diǎn)評(píng)：本題考查了影響化學(xué)平衡移動(dòng)的因素、平衡狀態(tài)的判斷等知識(shí)點(diǎn)．