Question

【題目】甲醇燃料電池被認(rèn)為是21世紀(jì)電動汽車候選動力源
（1）甲醇質(zhì)子交換膜燃料電池中將甲醇蒸汽轉(zhuǎn)化為氫氣的兩種反應(yīng)原理是：
①CH3OH（g）+H2O（g）═CO2（g）+3H2（g）△H1=+49.0kJmol﹣1
②CH3OH（g）+ O2（g）═CO2（g）+2H2（g）△H2
已知H2（g）+ O2（g）═H2O（g）△H=﹣241.8kJmol﹣1 ， 則反應(yīng)②的△H2= ．
（2）工業(yè)上一般可采用如圖1所示反應(yīng)來合成甲醇：CO（g）+2H2（g）CH3OH（g），現(xiàn)實驗室模擬該反應(yīng)并進(jìn)行分析，圖1是該反應(yīng)在不同溫度下CO的轉(zhuǎn)化率隨時間變化的曲線

①該反應(yīng)的焓變△H0（填“＞”“＜”或“=”）．
②T1和T2溫度下的平衡常數(shù)大小關(guān)系是K1K2（填“＞”“＜”或“=”）
③現(xiàn)進(jìn)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(yīng)開始到平衡，CO的平均反應(yīng)速率v（CO）= ， 該反應(yīng)的平衡常數(shù)為K=
④恒容條件下，達(dá)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】
（1）﹣192.8kJ?mol﹣1
（2）＜,＞,0.225mol/（L?min）,,C
【解析】解：（1）由蓋斯定律可知，①CH3OH（g）+H2O（g）=CO2（g）+3H2（g）△H1=+49.0kJmol﹣1、③H2（g）+ O2（g）═H2O（g）△H=﹣241.8kJmol﹣1，①+③得到反應(yīng)②，則△H2=+49.0kJmol﹣1+（﹣241.8kJmol﹣1）=﹣192.8kJmol﹣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(yīng)移動，升高溫度平衡向吸熱反應(yīng)移動，故該反應(yīng)正反應(yīng)為放熱反應(yīng)；

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(yīng)移動，升高溫度平衡向吸熱反應(yīng)移動，故該反應(yīng)正反應(yīng)為放熱反應(yīng)；升高溫度，平衡向逆反應(yīng)移動，所以K1＞K2；

③由圖2可知，10min達(dá)平衡時甲醇的濃度變化量為0.75mol/L，所以v（CH3OH）= =0.075mol/（Lmin），速率之比等于化學(xué)計量數(shù)之比，所以v（H2）=3v（CH3OH）=3×0.075mol/（Lmin）=0.225mol/（Lmin）；

平衡時c（CH3OH）=c（H2O）=0.75mol/L，c（CO2）=0.25mol/L，反應(yīng)消耗二氧化碳濃度為0.75mol/L，則反應(yīng)消耗氫氣濃度為0.75mol/L×3=2.25mol/L，則達(dá)到平衡時氫氣濃度為：c（H2）=3mol/L﹣2.25mol/L=0.75mol/L，所以該溫度下該反應(yīng)的平衡常數(shù)K= = ；

④要使 增大，應(yīng)使平衡向正反應(yīng)方向移動

A．因正反應(yīng)放熱，升高溫度平衡向逆反應(yīng)方向移動，則n（CH3OH）/n（CO2）減小，故A錯誤；

B．充入He（g），使體系壓強增大，但對反應(yīng)物質(zhì)來說，濃度沒有變化，平衡不移動，n（CH3OH）/n（CO2）不變，故B錯誤；

C．再充入1mol CO2和3mol H2，等效于在原來基礎(chǔ)上縮小體積一半，壓強增大，平衡向正反應(yīng)方向移動，則n（CH3OH）/n（CO2）增大，故C正確；

D．使用催化劑，平衡不移動，故n（CO）和n（CH3OH）均不變，故D錯誤；
所以答案是：（1）﹣192.8kJmol﹣1；（2）①＜；②＞；③0.225mol/（Lmin）；；④C
【考點精析】掌握化學(xué)平衡狀態(tài)本質(zhì)及特征和化學(xué)平衡的計算是解答本題的根本，需要知道化學(xué)平衡狀態(tài)的特征：“等”即 V正=V逆>0；“動”即是動態(tài)平衡，平衡時反應(yīng)仍在進(jìn)行；“定”即反應(yīng)混合物中各組分百分含量不變；“變”即條件改變，平衡被打破，并在新的條件下建立新的化學(xué)平衡；與途徑無關(guān)，外界條件不變，可逆反應(yīng)無論是從正反應(yīng)開始，還是從逆反應(yīng)開始，都可建立同一平衡狀態(tài)（等效）；反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率=轉(zhuǎn)化濃度÷起始濃度×100%=轉(zhuǎn)化物質(zhì)的量÷起始物質(zhì)的量×100%；產(chǎn)品的產(chǎn)率=實際生成產(chǎn)物的物質(zhì)的量÷理論上可得到產(chǎn)物的物質(zhì)的量×100%．