Question

18．高爐煉鐵產(chǎn)生的廢氣中的CO可進(jìn)行回收，使其在一定條件下和H₂反應(yīng)制備甲醇：CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g）．請根據(jù)圖示回答下列問題．
（1）圖中的兩條曲線分別表示壓強(qiáng)為0.1MPa和5.0MPa下CO轉(zhuǎn)化率隨溫度的變化，其中代表壓強(qiáng)為5.0MPa的曲線是A（填“A”或“B”）．
（2）該反應(yīng)在進(jìn)行的過程中，v_正（H₂）＞v_逆（CO）+v_正（CH₃OH）（填“＞”“＜”或“=”）．
（3）在不改變反應(yīng)混合物用量的前提下，為了加快反應(yīng)速率且提高CO的轉(zhuǎn)化率，可采取的最佳措施是其他條件不變，增大壓強(qiáng)．
（4）甲醇可與氧氣構(gòu)成燃料電池，該電池用多孔的惰性電極浸入濃氫氧化鉀溶液，寫出該反應(yīng)的負(fù)極反應(yīng)式：CH₃OH-6e^-+8OH^-=CO₃^2-+6H₂O．

Answer 1

分析 （1）比較壓強(qiáng)，統(tǒng)一溫度，在相同溫度200℃時，A的轉(zhuǎn)化率比B的高，說明壓強(qiáng)改變，平衡正向移動；
（2）反應(yīng)速率之比等于各物質(zhì)計量數(shù)之比；
（3）不改變反應(yīng)混合物用量的前提下，用溫度、壓強(qiáng)對化學(xué)平衡產(chǎn)生影響；
（4）燃料電池的負(fù)極通入燃料，失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)．

解答 解：（1）比較壓強(qiáng)，統(tǒng)一溫度，在相同溫度200℃時，A的轉(zhuǎn)化率比B的高，說明壓強(qiáng)改變，平衡正向移動，對于CO（g）+2H₂（g）?CH₃OH（g），是氣體體積縮小的反應(yīng)，則壓強(qiáng)的改變只能是增大壓強(qiáng)，所以A點的壓強(qiáng)大，為5.0MPa，
故答案為：A；
（2）反應(yīng)速率之比等于各物質(zhì)計量數(shù)之比，達(dá)平衡時，v_逆（CO）=v_正（CH₃OH）=$\frac{1}{2}$v_正（H₂），即v_正（H₂）=v_逆（CO）+v_正（CH₃OH），在達(dá)平衡之前，正反應(yīng)速率大于逆反應(yīng)速率，即v_正（CH₃OH）＞v_逆（CO），故達(dá)平衡前v_正（H₂）＞v_逆（CO）+v_正（CH₃OH），
故答案為：＞；
（3）不改變反應(yīng)混合物用量的前提下，用溫度、壓強(qiáng)對化學(xué)平衡產(chǎn)生影響，從圖中可知，升溫CO的轉(zhuǎn)化率降低，降溫速率會減慢，所以選擇增大壓強(qiáng)，加快反應(yīng)速率且平衡正向移動，提高CO的轉(zhuǎn)化率，
故答案為：其他條件不變，增大壓強(qiáng)；
（4）燃料電池的負(fù)極通入燃料，失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)，在堿性環(huán)境的電極反應(yīng)式為：CH₃OH-6e^-+8OH^-=CO₃^2-+6H₂O，
故答案為：CH₃OH-6e^-+8OH^-=CO₃^2-+6H₂O．

點評 本題考查了化學(xué)平衡建立過程速率的變化特點以及影響化學(xué)平衡的因素，能用平衡移動原理分析實際生產(chǎn)中條件的選擇，同時出現(xiàn)了燃料電池中電極反應(yīng)式的書寫，綜合性強(qiáng)，難度適中．