Question

甲醇是一種化工原料，工業(yè)上合成甲醇的反應(yīng)：
CO(g)＋2H₂(g)CH₃OH(g) △H= -90.8kJ·mol^-1。
若在溫度、容積相同的3個(gè)密閉容器中，按不同方式投入反應(yīng)物，保持恒溫、恒容，測(cè)得反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)的有關(guān)數(shù)據(jù)如下：

容器	甲	乙	丙
反應(yīng)物投入量	1molCO .2molH2	1mol CH3OH	2molCO、4molH2
CH3OH的濃度（mol/L）	c1	c2	c3
反應(yīng)的能量變化	放出Q1 kJ	吸收Q2 kJ	放出Q3 kJ
平衡常數(shù)	K1	K2	K3
反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率	α 1	α 2	α 3

①．容器內(nèi)壓強(qiáng)P：2P甲與2P乙與P丙關(guān)系是         
②．變化的熱量數(shù)值Q中， Q₁與Q₂的和是            
③．畫出平衡時(shí)甲醇的百分含量(縱坐標(biāo))隨溫度(橫坐標(biāo))的變化曲線，
要求畫出壓強(qiáng)不同的兩條曲線(標(biāo)出p₁、p₂，且p₁<p₂)。
④．在一定溫度和壓強(qiáng)下，CO和H₂催化合成二甲醚反應(yīng)為：
3H₂（g）+3CO（g） CH₃OCH₃（g）+CO₂（g）右圖為綠色電源“直接二甲醚燃料電池”工作原理示意圖，a電極的反應(yīng)式為                    

Answer 1

① 2P甲等于2P乙且大于P丙         ②Q₁與Q₂和是90.8
③
④ CH₃OCH₃ - 12e^-+3H₂O=2CO₂+12H⁺

解析（1）考查化學(xué)平衡中等效平衡知識(shí)。等溫等容時(shí)反應(yīng)前后氣體體積變化的反應(yīng)規(guī)律：將起始
投料量按化學(xué)計(jì)量系數(shù)之比換算成同一半邊的物質(zhì)，其物質(zhì)的量與對(duì)應(yīng)組分的起始投料量相
等，則建立的化學(xué)平衡是等效的，簡稱“等量等效”。這種情況下的等效平衡中的“等效”指
平衡體系中的各種性質(zhì)( 各對(duì)應(yīng)物的濃度、體積分?jǐn)?shù)、轉(zhuǎn)化率、物質(zhì)的量) 是完全相同
的。類似于數(shù)學(xué)中的全等三角形，也可叫“全等平衡”。甲和乙容器內(nèi)的平衡是完全相同的
平衡（等同平衡），各物理參數(shù)除熱量都相同。由于體積不變，而1mol甲醇相當(dāng)于是1molCO、
2moL H₂，2mol甲醇相當(dāng)于是2molCO、4moL H₂，甲和乙中的平衡是等效的，則p_甲=p_乙；丙
相當(dāng)于在乙的基礎(chǔ)上增大壓強(qiáng)，平衡向正反應(yīng)方向進(jìn)行，所以p_丙<2p_乙。
（2）甲和乙的反應(yīng)是相反的，且平衡等效，所以Q₁＋Q₂=90.8kJ。
（3）由于正反應(yīng)是體積減小的、放熱的可逆反應(yīng)，所以升高溫度，甲醇的含量降低。增大壓強(qiáng)，甲醇的含量增大，所以圖像是。
（4）原電池中負(fù)極失去電子，正極得到電子，所以而甲醚在負(fù)極通入，氧氣在正極通入。根據(jù)裝置圖可判斷，a處是負(fù)極，由于存在質(zhì)子交換膜，所以負(fù)極電極反應(yīng)式是 CH₃OCH₃ - 12e^-+3H₂O=2CO₂+12H⁺。