Question

【題目】工業(yè)上利用CO2和H2反應(yīng)生成甲醇，也是減少CO2的一種方法。在容積為 1L 的恒溫密閉容器中充入1mol CO2和3mol H2，一定條件下發(fā)生反應(yīng)： CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)△H＝－49.0 kJ/mol，測(cè)得CO2和CH3OH(g)的濃度隨時(shí)間變化如圖所示：

(1)達(dá)到平衡的時(shí)刻是_________min(填“3”或“10”)。在前10min內(nèi)，用CO2濃度的變化表示的反應(yīng)速率υ(CO2)＝_________mol/(L· min)。

(2)能判斷該反應(yīng)達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)的依據(jù)是_________。

a.容器內(nèi)壓強(qiáng)不變 b.混合氣體中c(CO2)不變 c.υ(CH3OH)＝υ(H2O) d.c(CH3OH)＝c(H2O)

(3)達(dá)平衡后，H2的轉(zhuǎn)化率是_________。平衡常數(shù) K ＝_________(計(jì)算結(jié)果保留一位小數(shù))。為了提高H2的轉(zhuǎn)化率，可采取_________(填“增大”或“減小”)CO2濃度的措施。

(4)工業(yè)上也可用 CO 和H2合成甲醇

已知：①CO(g) + O2(g) = CO2(g) △H1＝-283.0 kJ/mol

②H2(g) + O2(g) = H2O(g) △H2＝-241.8 kJ/mol

③CH3OH(g) + O2(g) = CO2(g)+2H2O(g) △H3＝-673kJ/mol

則反應(yīng)CO(g) + 2H2(g) = CH3OH(g)△H＝_________kJ/mol

(5)如圖是甲醇燃料電池原理示意圖，電池正極的電極反應(yīng)式為：_________。

Answer 1

【答案】10 0.075 ab 75% 5.3 增大 -93.6

【解析】

(1)達(dá)到平衡時(shí)是物質(zhì)的濃度保持不變而不是相等，故平衡的時(shí)刻是10min，在前10min內(nèi)，用 CO2濃度的變化表示的反應(yīng)速率 υ(CO2)＝，故答案為：10 0.075

(2) a.該反應(yīng)的正反應(yīng)氣體分子數(shù)減小，建立平衡過程中氣體分子物質(zhì)的量是變化的，在恒容容器中，容器內(nèi)的壓強(qiáng)是變化的，故容器內(nèi)壓強(qiáng)不變能說明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)；

b.混合氣體中c(CO2)不變是反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)的特征；

c.υ(CH3OH)＝υ(H2O) 沒有指明反應(yīng)速率的方向，不能說明正、逆反應(yīng)速率相等，不能說明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)；

d.從正反應(yīng)開始建立平衡的過程中c(CH3OH)與c(H2O)始終相等，c(CH3OH)與c(H2O)不能說明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)；

故答案為：ab；

(3)通過化學(xué)平衡三段式進(jìn)行計(jì)算，可知：

H2的轉(zhuǎn)化率=；平衡常數(shù) ；增大一種反應(yīng)物的濃度，另一種反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率增大，故為了提高 H2 的轉(zhuǎn)化率，可采取增大CO2 濃度，故答案為：75% 5.3 增大；

(4) ①CO(g) + O2(g) = CO2(g) △H1＝-283.0 kJ/mol

②H2(g) + O2(g) = H2O(g) △H2＝-241.8 kJ/mol

③CH3OH(g) + O2(g) = CO2(g)+2H2O(g) △H3＝-673 kJ/mol

根據(jù)蓋斯定律，將①+2×②-③即得到反應(yīng) CO(g) + 2H2(g) = CH3OH(g) ，故答案為：-93.6；

(5)根據(jù)甲醇燃料電池原理示意圖，電解質(zhì)是NaOH溶液，故電池正極的電極反應(yīng)式為：，故答案為：。