Question

甲醇是一種化工原料，工業上合成甲醇的反應：
CO(g)＋2H₂(g)CH₃OH(g) △H= -90.8kJ·mol^-1。
若在溫度、容積相同的3個密閉容器中，按不同方式投入反應物，保持恒溫、恒容，測得反應達到平衡時的有關數據如下：

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

①．容器內壓強P：2P甲與2P乙與P丙關系是         
②．變化的熱量數值Q中， Q₁與Q₂的和是            
③．畫出平衡時甲醇的百分含量(縱坐標)隨溫度(橫坐標)的變化曲線，
要求畫出壓強不同的兩條曲線(標出p₁、p₂，且p₁<p₂)。
④．在一定溫度和壓強下，CO和H₂催化合成二甲醚反應為：
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⁺

（1）考查化學平衡中等效平衡知識。等溫等容時反應前后氣體體積變化的反應規律：將起始
投料量按化學計量系數之比換算成同一半邊的物質，其物質的量與對應組分的起始投料量相
等，則建立的化學平衡是等效的，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( 各對應物的濃度、體積分數、轉化率、物質的量) 是完全相同
的。類似于數學中的全等三角形，也可叫“全等平衡”。甲和乙容器內的平衡是完全相同的
平衡（等同平衡），各物理參數除熱量都相同。由于體積不變，而1mol甲醇相當于是1molCO、
2moL H₂，2mol甲醇相當于是2molCO、4moL H₂，甲和乙中的平衡是等效的，則p_甲=p_乙；丙
相當于在乙的基礎上增大壓強，平衡向正反應方向進行，所以p_丙<2p_乙。
（2）甲和乙的反應是相反的，且平衡等效，所以Q₁＋Q₂=90.8kJ。
（3）由于正反應是體積減小的、放熱的可逆反應，所以升高溫度，甲醇的含量降低。增大壓強，甲醇的含量增大，所以圖像是。
（4）原電池中負極失去電子，正極得到電子，所以而甲醚在負極通入，氧氣在正極通入。根據裝置圖可判斷，a處是負極，由于存在質子交換膜，所以負極電極反應式是 CH₃OCH₃ - 12e^-+3H₂O=2CO₂+12H⁺。