Question

氢气、甲醇是优质的清洁燃料，可制作燃料电池。

（1）已知：①₌mol

②₌mol 

③=mol

写出甲醇不完全燃烧生成一氧化碳和液态水的热化学方程式                       。

（2）生产甲醇的原料CO和H₂来源于下列反应：

①一定条件下的平衡转化率与温度、压强的关系如图a。则           (填“<”、“>”或“="，下同)；A、B、C三点处对应平衡常数()的大小关系为           ；

②100℃时，将1 mol 和2 mol 通入容积为1L的定容密闭容器中发生反应，能说明该反应已经达到平衡状态的是             (填序号)。

a．容器的压强恒定

b．单位时间内消耗0.1 mol CH₄同时生成0.3 molH₂

c．容器内气体密度恒定

d．

如果达到平衡时的转化率为0．5，则100℃时该反应的平衡常数K=            。

（3）某实验小组利用CO(g)、、KOH(aq)设计成如图b所示的电池装置，则该电池负极的电极反应式为             。

Answer

（1）CH3OH(l)+O2(g)=CO(g)+2H2O(l) ∆H=-442.8kJ•mol‾1（2分）

（2）① >（1分）KA=KB>KC（1分）

②ad（1分）2.25（mol•L‾1）2（2分）

（3）CO-2e‾+4OH‾=CO32‾+2H2O（2分）

【解析】

试题分析：（1）首先写出反应的化学方程式并注明状态，然后根据盖斯定律求∆H，∆H=1/2×∆H1—1/2∆H2+2×∆H3=-442.8kJ•mol‾1，进而得出热化学方程式。

（2）①CH4与H2O的反应为吸热反应，温度升高，平衡向正反应方向移动，根据图像可以看出T1时CH4的转化率高，所以T1 > T2；A、B点温度相同为T1，C点温度为T2，温度较低，所以平衡常数大小关系为：KA=KB>KC。

②CH4与H2O的反应为气体系数变化，在恒容容器中进行的反应。a、若反应没有平衡，压强要发生变化，容器内的压强恒定，说明反应平衡，正确；b、消耗CH4与生成H2都是正反应方向，无法判断反应是否平衡，错误；c、因为质量守恒定律，气体的质量不变，容器体积不变，所以气体密度为定值，无法判断反应是否平衡，错误；d、正逆反应速率之比等于化学方程式的系数之比，说明正反应速率等于逆反应速率，反应达到平衡，正确；根据平衡时CH4的转化率为0.5，可求出CH4、H2O、CO、H2的平衡浓度分别为0.5mol•L‾1、1.5mol•L‾1，0.5mol•L‾1、1.5mol•L‾1，根据平衡常数表达式可求出平衡常数为：2.25（mol•L‾1）2

（3）根据电池示意图，CO在负极失电子，根据化合价变化配平可得电极方程式：CO-2e‾+4OH‾=CO32‾+2H2O

考点：本题考查热化学方程式的书写、化学平衡的判断和移动、图像的分析、化学平衡常数的计算、电极方程式的书写。