Question

【題目】甲醇可作為燃料電池的原料。通過下列反應可以制備甲醇：CO ( g ) + 2H2 ( g ) CH3OH ( g ) △H＝-90.8 kJ·mol－1 在一容積可變的密閉容器中充入10 mol CO 和20 molH2，CO 的平衡轉化率隨溫度（T）、壓強（P）的變化如圖所示，當達到平衡狀態A 時，容器的體積為20 L。

（1）該反應的化學平衡常數表達式為_________ 。

（2）如反應開始時仍充入10mol CO 和20mol H2，則在平衡狀態B時容器的體積V（B）= ___ L。

（3）關于反應CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)在化學平衡狀態時的描述正確的是（填字母）。

A．CO的含量保持不變 B．容器中CH3OH濃度與CO濃度相等

C．2V正（CH3OH）=V正（H2） D．容器中混合氣體的平均相對分子質量保持不變

（4）CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)，按照相同的物質的量 投料，測得CO在 不同溫度下的平衡轉化率與壓強的關系如上圖所示。下列說法正確的是（ ） 。

A．溫度：T1 < T2 <T3

B．正反應速率：ν（a）>ν（c）； ν（b）>ν（d）

C．平衡常數： K(a) = K(c) ； K(b) >K(d)

D．平均摩爾質量：M(a)<M(c)； M(b)>M(d)

（5）某興趣小組的同學用如圖所示裝置研究有關電化學的問題。當閉合該裝置的開關時，觀察到電流計的指針發生了偏轉。

請回答下列問題：

(a)當乙池中B極質量增加5.40 g時，甲池中理論上消耗O2的體積為____mL(標準狀況)，丙池中______(填“C”或“D”)極析出_____g銅。

(b)若丙池中電極不變，將其中溶液換成NaCl溶液，開關閉合一段時間后，甲池中溶液的pH將____(填“增大”、“減小”或“不變”，下同)；丙池中溶液的pH將________。

Answer 1

【答案】

（1）K=

（2）4

（3）A D

（4） A

（5）(a) 280 D 1.60 (b)減小 增大

【解析】

試題分析：（1）該反應的化學平衡常數表達式為K=。

（2）

CO ( g ) + 2H2 ( g ) CH3OH ( g )

開始 10 20 0

轉化 5 10 5

平衡 5 10 5

CO ( g ) + 2H2 ( g ) CH3OH ( g )

開始 10 20 0

轉化 8 16 8

平衡 2 4 8

V=4

（3）關于反應CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)在化學平衡狀態時的描述正確的是（填字母）。

根據平衡定義，CO的含量保持不變，一定平衡； CH3OH濃度與CO濃度相等，不一定平衡；正逆反應速率比等于系數比一定達到平衡狀態 ，2V正（CH3OH）=V正（H2）不一定平衡；氣體物質的量是變量，，容器中混合氣體的平均相對分子質量是變量，保持不變一定平衡。

（4）焓變<0，升高溫度，平衡逆向移動，CO的轉化率降低，溫度：T1 < T2 <T3 ；正反應速率：溫度越高速率越大，ν（a）<ν（c）； 壓強越大速率越大，ν（b）>ν（d）平衡常數：升高溫度，平衡逆向移動，K(a) > K(c) ；溫度相同平衡常數相同 K(b) =K(d)；

升高溫度，平衡逆向移動，氣體物質的量增大，平均摩爾質量減小：M(a)>M(c)；增大壓強，平衡正向移動，平均摩爾質量增大，M(b)>M(d)

（5）當閉合該裝置的開關時，甲池是原電池；乙池、丙池是電解池。 (a)當乙池中B極質量增加5.40 g時，轉移電子0.05mol，甲池中理論上消耗O2 0.0125mol，體積為280mL(標準狀況)，丙池中D是陰極， D極析出0.025mol銅，質量是1.60g。

(b)若丙池中電極不變，將其中溶液換成NaCl溶液，開關閉合一段時間后，甲池中總反應是，消耗氫氧化鉀，溶液的pH將減小，丙池中總反應是，溶液的pH將增大。