Question

【題目】甲醇是一種可再生能源，具有開發(fā)和應(yīng)用的廣闊前景，其合成反應(yīng)為CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)。

(1)下表列出了一些化學(xué)鍵斷裂需要的能量數(shù)據(jù)，則CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) △H=________。

化學(xué)鍵	H-H	C-O	CO	H-O	C-H
E(kJ·mol-1)	436	343	1076	465	413

工業(yè)上用天然氣為原料合成甲醇，分為兩階段。

I制備合成氣：CH4+H2O(g)=CO+3H2。

(2)為解決合成氣中H2過量CO不足問題，原料氣中添加CO2，發(fā)生反應(yīng)CO2+H2=CO+H2O。為了使合成氣配比最佳，理論上原料氣中甲烷與二氧化碳體積比為___ 。

Ⅱ合成甲醇

實驗室進行模擬合成實驗。將1 molCO和2molH2通人密閉容器中，測得CO在不同溫度下的平衡轉(zhuǎn)化率與壓強的關(guān)系如圖所示：

(3)比較T1、T2、T3的大小，并說明理由____。

(4)平衡常數(shù)K(b)___ K(d)、正反應(yīng)速率v(a) ___v(b)（均填“大于”“小于”或“等于”）。

(5)c點時反應(yīng)的壓強平衡常數(shù)Kp=___ (kPa)-2（用數(shù)字表達式表示，Kp是用平衡分壓代替平衡濃度計算，分壓=總壓×物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)）。

(6)a點時，保持溫度不變，將密閉容器的容積壓縮刮原來的，對平衡體系產(chǎn)生的影響是______。

A. c(H2)減少 B.正反應(yīng)速率加快，逆反應(yīng)速率減慢

C.CH3OH的物質(zhì)的量增加 D.重新平衡時減小E. CH3OH的體積分?jǐn)?shù)增加

(7)科研人員設(shè)計了一種新型甲醇燃料電池，其電解質(zhì)是摻雜了Y2O3的ZrO2晶體，它在高溫下能傳導(dǎo)O2-，該電池工作時的負極電極反應(yīng)式為 ________。

Answer 1

【答案】 -99kJ/mol 3:1 T1<T2<T3 該正反應(yīng)放熱，溫度升高平衡逆向移動，CO的平衡轉(zhuǎn)化率減小 等于 小于 CDE CH3OH-6e-+302-=CO2↑+2H2O

【解析】（1）根據(jù)△H=反應(yīng)物斷鍵吸收的總能量-生成物成鍵放出的總能量=1076+2×436-（3×413+343+465）=-99kJ/mol；正確答案：-99kJ/mol。

I (2) 由可以知道,理論上一氧化碳與氫氣按進行反應(yīng),由反應(yīng)可以知道甲烷生成與,過量,過量的氫氣由二氧化碳反應(yīng),根據(jù)反應(yīng)可以知道需二氧化碳,所以理論上原料氣中甲烷與二氧化碳體積比為；正確答案：3:1。

(3)該反應(yīng)正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，溫度升高平衡逆向移動，CO的平衡轉(zhuǎn)化率減小，所以溫度由小到大的順序為 T1<T2<T3；正確答案：T1<T2<T3 ；該正反應(yīng)放熱，溫度升高平衡逆向移動，CO的平衡轉(zhuǎn)化率減小。

(4)由于平衡常數(shù)為溫度的函數(shù)，溫度不變，平衡常數(shù)不變，所以平衡常數(shù)K(b)= K(d)；溫度高反應(yīng)速率快，因為T1<T2，所以正反應(yīng)速率v(a) 小于v(b)；正確答案：等于； 小于。

(5)已知將1 molCO和2molH2通人密閉容器中，一氧化碳的平衡轉(zhuǎn)化率為35%；計算如下：

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

起始量 1 2 0

變化量 0.35 0.7 0.35

平衡量 0.65 1.3 0.35

平衡分壓 0.65/2.3 1.3/2.3 0.35/2.3

c點時反應(yīng)的壓強平衡常數(shù)Kp=p(CH3OH)/p(CO)p2(H2)= [0.35/2.3]/ 0.65/2.3×(1.3/2.3)2=；正確答案：。

6)針對于反應(yīng)CO(g +2H2(g)CH3OH(g)，保持溫度不變，將密閉容器的容積壓縮到原來的一半，相當(dāng)于加壓過程，平衡右移，氫氣的物質(zhì)的量減少,但濃度增大,所以c(H2)增大，A錯誤；體積變小，各物質(zhì)濃度增大，正反應(yīng)速率加快，逆反應(yīng)速率也加快，B錯誤；體積縮小，壓強增大，平衡右移，CH3OH的物質(zhì)的量增加，C正確；將容器的容積壓縮到原來的,壓強增大,正、逆反應(yīng)速率都增大,平衡向正反應(yīng)方向移動,的物質(zhì)的量增加,濃度增大,氫氣的物質(zhì)的量減少,但濃度增大；故有減小，D正確；平衡右移CH3OH的物質(zhì)的量增加，CH3OH的體積分?jǐn)?shù)增加，E正確；正確答案：CDE。

(7) 新型甲醇燃料電池，甲醇做負極發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)式為CH3OH-6e-+302-=CO2↑+2H2O；正確答案：CH3OH-6e-+302-=CO2↑+2H2O。