Question

能源的相互轉(zhuǎn)化和利用是科學(xué)家研究的重要課題．
（1）將水蒸氣通過紅熱的炭即可產(chǎn)生水煤氣．反應(yīng)為：C（s）+H₂O（g）?CO（g）+H₂（g）△H=+131.3kJ?mol^-1，
①該反應(yīng)能否自發(fā)進(jìn)行的外界條件是______；
②在一個恒容的密閉容器中，一定溫度下發(fā)生上述反應(yīng)，下列能判斷該反應(yīng)達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)的是______（填相應(yīng)的編號）．
A．c（CO）=c（H₂） B．1molH-H鍵斷裂的同時斷裂2mol H-O鍵
C．容器中的壓強不變 D．消耗H₂O的速率等于生成H₂的速率
（2）將不同量的CO（g）和H₂O（g）分別通入到體積為2L的恒容密閉容器中，在催化劑存在下進(jìn)行反應(yīng)：CO（g）+H₂O（g）?H₂（g）+CO₂（g），得到如下二組數(shù)據(jù)：

實驗組	溫度/℃	起始量/mol		平衡量/mol
		CO	H2O	H2	CO
1	650	4	2	1.6	2.4
2	900	2	1	0.4	1.6

①該反應(yīng)的△H______0（填“＞”“＜”“=”）
②計算實驗2條件下平衡常數(shù)的值K=______
（3）目前工業(yè)上有一種方法是用CO₂來生產(chǎn)甲醇．一定條件下發(fā)生反應(yīng)：CO₂（g）+3H₂（g）?CH₃OH（g）+H₂O（g），在體積為1L的恒容密閉容器中，充入1molCO₂和3molH₂，下列措施中能使c（CH₃OH）增大的是______．
A．使用合適的催化劑 B．充入He（g），使體系壓強增大
C．將H₂O（g）從體系中分離出來D．再充入1molCO₂和3molH₂
（4）利用甲醇設(shè)計一個燃料電池：用氫氧化鉀溶液作電解質(zhì)溶液，用多孔石墨做電極，則放入甲醇的電極上發(fā)生的電極反應(yīng)式是______．

Answer 1

（1）①由熱化學(xué)反應(yīng)方程式可知，反應(yīng)為焓增，熵增過程，即△H＞0、△S＞0，△G=△H-T△S＜0時反應(yīng)能自發(fā)進(jìn)行，較高溫度下才能保證△G=△H-T△S＜0；
故答案為：較高溫度；
②A．無論反應(yīng)是否達(dá)到平衡狀態(tài)，都存在c（CO）=c（H₂），故A錯誤；
B.1molH-H鍵斷裂的同時斷裂2molH-O鍵，說明正逆反應(yīng)速率相等，反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，故B正確；
C．反應(yīng)在一個容積不變的密閉容器中進(jìn)行，容器中的壓強由氣體的物質(zhì)的量決定，當(dāng)壓強不變時，氣體的物質(zhì)的量就不變，氣體的物質(zhì)的量濃度也不變，說明達(dá)到平衡，故C正確；
D．消耗H₂O的速率和生成H₂的速率都指正反應(yīng)速率，故D錯誤；
故答案為：BC；
（2）①實驗1中CO的轉(zhuǎn)化率為

4mol-2.4mol

4mol

×100%=40%實驗2中CO的轉(zhuǎn)化率為

2mol-1.6mol

2mol

×100%=20%則實驗1的轉(zhuǎn)化率大于實驗2，則說明溫度升高平衡向逆反應(yīng)方向移動，正反應(yīng)放熱；
故答案為：＜；
②平衡時CO的物質(zhì)的量為1.6mol，則：
CO（g）+H₂O（g）?CO₂（g）+H₂（g），
開始（mol）：2 10 0
變化（mol）：0.4 0.4 0.4 0.4
平衡（mol）：1.6 0.6 0.4 0.4
該反應(yīng)前后氣體體積不變，故利用物質(zhì)的量代替濃度計算平衡常數(shù)，故900℃時該反應(yīng)平衡常數(shù)k=

0.4×0.4

1.6×0.6

=0.17，
故答案為：0.17；
（3）A．加催化劑平衡不移動，c（CH₃OH）不變；
B．充入He（g），平衡不移動，c（CH₃OH）不變；
C．將H₂O（g）從體系中分離出來，平衡正向移動，c（CH₃OH）增大；
D．再充入1molCO₂和3molH₂，假設(shè)容器擴大一倍，達(dá)到平衡再壓縮，c（CH₃OH）增大；
故答案為：BC；
（4）通甲醇的電極為負(fù)極，所以甲醇失電子，甲醇燃燒生成CO₂，CO₂在氫氧化鉀溶液中以KCO₃形式存在，電極方程式為CH₃OH-6e^-+8OH^-═CO₃^2-+6H₂O，
故答案為：CH₃OH-6e^-+8OH^-═CO₃^2-+6H₂O．