Question

【題目】（1）甲醇燃料電池(DNFC)被認為是21世紀電動汽車最佳候選動力源。

①在25℃、101kPa下，1g甲醇(CH3OH)燃燒生成CO2和液態(tài)水時放熱22．68kJ。則表示甲醇燃燒熱的熱化學方程式為__________________________。

②甲醇質(zhì)子交換膜燃料電池中將甲醇蒸氣轉(zhuǎn)化為氫氣的兩種反應原理是：

a．CH3OH(g)+H2O(g) CO2(g)+3H2(g) △H1=+49．0kJ·mol—1

b． △H2

已知H2(g)+ O2(g) H2O(g) △H3=-241．8kJ·mol-1

則反應②的△H2=_________ kJ·mol-1。

（2）工業(yè)上一般可采用下列反應來合成甲醇：CO（g）+2H2（g）CH3OH（g），現(xiàn)實驗室模擬該反應并進行分析，圖1是該反應在不同溫度下CO的轉(zhuǎn)化率隨時間變化的曲線。

①該反應的焓變△H_____0（填“＞”“＜”或“=”）．

②T1和T2溫度下的平衡常數(shù)大小關(guān)系是K1_____K2（填“＞”“＜”或“=”）

③現(xiàn)進行如下實驗，在體積為1L的密閉容器中，充入1molCO和3molH2，測得CO和CH3OH（g）的濃度隨時間變化如圖2所示．從反應開始到平衡，CO的平均反應速率v（CO）=_____，該反應的平衡常數(shù)為K=_____。

④恒容條件下，達到平衡后，下列措施中能使增大的有_____。

A．升高溫度 B．充入He（g）

C．再充入1molCO 和3molH2 D．使用催化劑．

Answer 1

【答案】 CH3OH(l)+O2(g)＝CO2(g)+2H2O(l) ΔH＝–725.76kJ·mol－1 －192.8 ＜ ＞ 0.075mol/（Lmin） C

【解析】（1）①1g甲醇(CH3OH)燃燒生成CO2和液態(tài)水時放熱22.68kJ，則1mol甲醇(32g) 燃燒生成CO2和液態(tài)水時放熱32×22.68kJ=725.76kJ，故甲醇燃燒的熱化學方程式為CH3OH(l)+ O2(g)＝CO2(g)+2H2O(l) ΔH＝–725.76kJ·mol－1；②根據(jù)蓋斯定律可知，a－b即得到H2 (g)+ O2 (g)＝H2O(g)，所以該反應的△H3＝△H2－△H1，即-241.8kJ·mol-1＝△H2－49.0kJ·mol—1，.解得△H2 ＝－192.8 kJ·mol -1；（2）①根據(jù)先拐先平原則，由圖1可知，溫度T1<T2，平衡時，溫度越高CO的轉(zhuǎn)化率越小，說明升高溫度，平衡向逆反應移動，升高溫度平衡向吸熱反應移動，故該反應正反應為放熱反應，△H<0；②平衡時，溫度越高CO的轉(zhuǎn)化率越小，說明升高溫度，平衡向逆反應移動，升高溫度平衡向吸熱反應移動，故該反應正反應為放熱反應；升高溫度，平衡向逆反應移動，所以K1>K2；③CO的平均反應速率v(CO)＝=0.075mol/(Lmin)；

根據(jù)反應方程式：CO + 2H2 CH3OH

起始（mol/L） 1 3 0

反應（mol/L） 0.75 1.5 0.75

平衡 （mol/L） 0.25 1.5 0.75

反應的平衡常數(shù)K＝=；④因該反應為放熱反應，升高溫度平衡將向逆反應方向移動， 將減小，選項A錯誤；恒容條件下，充入He，平衡不移動， 將保持不變，選項B錯誤；再充入1molCO和3mol H2 相當于增大了壓強，平衡將向正反應方向移動， 將增大，選項C正確；使用催化劑，平衡不移動， 仍將保持不變，選項D錯誤，答案選C。