Question

23．（12分）能源短缺是人类社会面临的重大问题。甲醇是一种可再生能源，具有广泛的开发和应用前景。

（1）工业上合成甲醇的反应原理为：CO(g) ＋ 2H₂(g)    CH₃OH(g)  ΔH；

下表所列数据是该反应在不同温度下的化学平衡常数（K）。

温度	250℃	300℃	350℃
K	2.041	0.270	0.012

①根据表中数据可判断ΔH       0 （填“＞”、“＝”或“＜”）。

②在300℃时，将2 mol CO、3 mol H₂和2 mol CH₃OH充入容积为1L的密闭容器中，此时反应将      （填“向正反应方向进行”、“向逆反应方向进行”或“处于平衡状态”）。

（2）以甲醇、氧气为原料，KOH溶液作为电解质构成燃料电池总反应为：2CH₃OH+3O₂+4OH^-=2CO₃^2-+6H₂O，则负极的电极反应式为：         ，随着反应的不断进行溶液的pH  (填“增大”“减小”或“不变”)。

（3）如果以该燃料电池为电源，石墨作两极电解饱和食盐水，则该电解过程中阳极的电极反应式为：                 ；如果电解一段时间后NaCl溶液的体积为1L，溶液的pH为12（25℃下测定），则理论上消耗氧气的体积为        mL（标况下）。

Answer

(1)①＜ ②向正反应方向进行

(2) CH3OH+ 8OH—-6e—= CO32—+6H2O；减小

(3) 2Cl—-2e—=Cl2↑；56

【解析】

试题分析：根据所给表格可知随着温度的升高，K逐渐减小，得到该反应为放热反应，因而ΔH<0; 在300℃时，将2 mol CO、3 mol H2和2 mol CH3OH充入容积为1L的密闭容器中,CO有剩余，反应物的浓度增大，平衡向正反应方向移动；将总反应分解得负极的电极反应CH3OH+ 8OH—-6e—= CO32—+6H2O；随着反应的进行，H+逐渐产生，所以pH减小；电解饱和食盐水，阳极生成了氯气，电极反应：2Cl—-2e—=Cl2↑；pH=12说明c(OH-)=0.01mol/L;根据电荷守恒，n(O2)=0.0025mol，V=0.056L=56ml

考点：化学平衡及相关计算