Question

12．甲醇是一種可再生能源，具有開發(fā)和應(yīng)用的廣闊前景，工業(yè)上一般可采用如下反應(yīng)來合成甲醇：2H₂（g）+CO（g）?CH₃OH（g）△H＜0
（1）①要提高CO的轉(zhuǎn)化率，可以采取的措施是df（填序號(hào)）．
a．升溫               b．加入催化劑            
c．增加CO的濃度        d．加入H₂加壓         
e．加入惰性氣體加壓     f．分離出甲醇
②300℃時(shí)，將容器的容積壓縮到原來的$\frac{1}{2}$，在其他條件不變的情況下，對(duì)平衡體系產(chǎn)生的影響是CD（填字母）．
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(shí)$\frac{c（{H}_{2}）}{c（C{H}_{3}OH）}$減小
（2）如圖表示在溫度分別為T₁、T₂時(shí)，平衡體系中H₂的體積分?jǐn)?shù)隨壓強(qiáng)變化曲線，A、C兩點(diǎn)的反應(yīng)速率A＜C（填“＞”、“=”或“＜”，下同），B、C兩點(diǎn)的反應(yīng)速率B＜C，由狀態(tài)B到狀態(tài)A，可采用升溫的方法（填“升溫”或“降溫”）．
（3）氫氧燃料電池的總反應(yīng)方程式為2H₂+O₂=2H₂O，以30%KOH溶液為電解質(zhì)．其中，氫氣在正（填“正”或“負(fù)”）極發(fā)生還原反應(yīng)（填“氧化”或“還原”），半電極反應(yīng)方程式H₂-2e^-+2OH^-=2H₂O．電路中每轉(zhuǎn)移0.2mol電子，標(biāo)準(zhǔn)狀況下消耗O₂的體積是1.12L．
（4）已知在常溫常壓下：
①2CH₃OH（l）+3O₂（g）=2CO₂（g）+4H₂O（g）△H=-a kJ•mol^-1
②2CO（g）+O₂（g）=2CO₂（g）△H=-b kJ•mol^-1
③H₂O（g）=H₂O（l）△H=-c kJ•mol^-1
則，CH₃OH（l）+O₂（g）=CO（g）+2H₂O（l）△H=$\frac{b-a}{2}-2c$kJ•mol^-1．

Answer 1

分析 （1）①要提高CO的轉(zhuǎn)化率，可以采取的措施是使化學(xué)平衡正向移動(dòng)即可，但是不能增加CO的量；
②300℃時(shí)，將容器的容積壓縮到原來的一半，此時(shí)各組分的濃度增加，壓強(qiáng)增加，平衡向著正向移動(dòng)，據(jù)此回答；
（2）2H₂（g）+CO（g）?CH₃OH（g）△H＜0，該反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，升高溫度，化學(xué)平衡正向移動(dòng)，氫氣的體積分?jǐn)?shù)增大；增大壓強(qiáng)，化學(xué)平衡正移動(dòng)，氫氣的體積分?jǐn)?shù)增加，結(jié)合圖象來分析解答；
（3）氫氧燃料電池是將化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿难b置，工作時(shí)，通入氫氣的一極為電池的負(fù)極，發(fā)生氧化反應(yīng)，通入氧氣的一極為電池的正極，發(fā)生還原反應(yīng)，電池總反應(yīng)與氫氣在氧氣中燃燒的化學(xué)方程式一致；
（4）依據(jù)熱化學(xué)方程式和蓋斯定律 計(jì)算所得熱化學(xué)方程式．

解答 解：（1）①要提高CO的轉(zhuǎn)化率，可以采取的措施是使化學(xué)平衡正向移動(dòng)即可，但是不能增加CO的量；
a．升溫，平衡逆向移動(dòng)，故錯(cuò)誤；
b．加入催化劑，平衡不移動(dòng)，故錯(cuò)誤；
c．增加CO的濃度，其轉(zhuǎn)化率減小，故錯(cuò)誤；
d．加入H₂加壓，平衡正向移動(dòng)，CO的轉(zhuǎn)化率增加，故正確；
e．加入惰性氣體加壓，平衡不移動(dòng)，故錯(cuò)誤；
f．分離出甲醇，平衡正向移動(dòng)，CO的轉(zhuǎn)化率增加，故正確；
故選df；
②300℃時(shí)，將容器的容積壓縮到原來的$\frac{1}{2}$，此時(shí)各組分的濃度增加，壓強(qiáng)增加，平衡向著正向移動(dòng)，
A． c（H₂）增加，故錯(cuò)誤；
B．正反應(yīng)速率加快，逆反應(yīng)速率加快，故錯(cuò)誤；
C．平衡向著正向移動(dòng)，CH₃OH 的物質(zhì)的量增加，故正確；
D．平衡向著正向移動(dòng)，重新平衡時(shí)$\frac{c（{H}_{2}）}{c（C{H}_{3}OH）}$減小，故正確．
故選CD．
  （2）由圖象可知，A、C兩點(diǎn)都在等溫線上，C的壓強(qiáng)大，則A、C兩點(diǎn)的反應(yīng)速率：A＜C，反應(yīng)放熱，所以升高溫度，平衡體系中H₂的體積分?jǐn)?shù)增加，所以溫度T₁＜T₂，C點(diǎn)的溫度高，所以B、C兩點(diǎn)的反應(yīng)速率B＜C，升高溫度，化學(xué)平衡逆向移動(dòng)，氫氣的體積分?jǐn)?shù)增大，由圖象可知，A點(diǎn)氫氣的體積分?jǐn)?shù)大，則由狀態(tài)B到狀態(tài)A，可以用加熱的方法，故答案為：＜；＜；升溫；
（3）氫氧燃料電池是將化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿难b置，工作時(shí)，通入氫氣的一極為電池的負(fù)極，發(fā)生氧化反應(yīng)H₂-2e^-+2OH^-=2H₂O，通入氧氣的一極為電池的正極，發(fā)生還原反應(yīng)，電路中每轉(zhuǎn)移4mol電子，標(biāo)準(zhǔn)狀況下消耗O₂1mol，當(dāng)電路中每轉(zhuǎn)移0.2mol電子，標(biāo)準(zhǔn)狀況下消耗O₂的體積是0.05mol×22.4L/mol=1.12L，
故答案為：氧化；H₂-2e^-+2OH^-=2H₂O；1.12L；
（4）①2CH₃OH（l）+3O₂（g）=2CO₂（g）+4H₂O（g）△H₃=-akJ/mol；
②2CO （g）+O₂（g）=2CO₂（g）△H₂=-bkJ/mol
③H₂O（g）=H₂O（l）△H₁=-ckJ/mol，依據(jù)蓋斯定律計(jì)算，[①-②+4×③]×$\frac{1}{2}$得到甲醇不完全燃燒生成一氧化碳和液態(tài)水的熱化學(xué)方程式為：CH₃OH（l）+O₂（g）=CO（g）+2H₂O（l）△H=（$\frac{b-a}{2}-2c$）kJ/mol，故答案為：$\frac{b-a}{2}-2c$．

點(diǎn)評(píng) 本題考查化學(xué)平衡的圖象、燃料電池的工作原理知識(shí)，明確外界條件對(duì)化學(xué)平衡的影響及圖象中縱橫坐標(biāo)的含義、“定一議二”“先拐先平”原則即可解答，難度不大．