Question

（16分）工业常用燃料与水蒸气反应制备H₂和CO， 再用H₂和CO合成甲醇。

（1）制取H₂和CO通常采用：C(s)+H₂O(g) CO(g)+H₂(g)  △H＝+131.4 kJ·mol^1，下列判断正确的是         。

a．该反应的反应物总能量小于生成物总能量

b．标准状况下，上述反应生成1L H₂气体时吸收131.4 kJ的热量

c．若CO(g)+H₂(g)C(s)+H₂O(1)  △H＝－QkJ·mol^1，则Q＜131.4

d．若C(s)+CO₂(g)2CO(g)  △H₁；CO(g)+H₂O(g)H₂(g)+CO₂(g)  △H₂则：△H₁+△H₂＝+131.4 kJ·mol^1

（2）甲烷与水蒸气反应也可以生成H₂和CO，该反应为：CH₄(g)+H₂O(g)CO(g)+3H₂(g)

已知在某温度下2L的密闭绝热容器中充入2.00mol甲烷和1.00mol水蒸气，测得的数据如下表：

	不同时间各物质的物质的量/mol
0 min	2min	4min	6min
CH4	2.00	1.76	1.60	n2
H2	0.00	0.72	n1	1.20

根据表中数据计算：

①0 min~2min内H₂的平均反应速率为        。

②达平衡时，CH₄的转化率为       。在上述平衡体系中再充入2.00mol甲烷和1.00mol 水蒸气，达到新平衡时H₂的体积分数与原平衡相比       （填“变大”、“变小”或“不变”），可判断该反应达到新平衡状态的标志有______。（填字母）

a．CO的含量保持不变               

b．容器中c(CH₄)与c(CO)相等

c．容器中混合气体的密度保持不变      

d．3ν_正（CH₄）=ν_逆（H₂）

（3）合成甲醇工厂的酸性废水中含有甲醇（CH₃OH），常用向废液中加入硫酸钴，再用微生物电池电解，电解时Co²⁺被氧化成Co³⁺，Co³⁺把水中的甲醇氧化成CO₂，达到除去甲醇的目的。工作原理如下图（c为隔膜，甲醇不能通过，其它离子和水可以自由通过）。

①a电极的名称为               。

②写出除去甲醇的离子方程式                                。

③微生物电池是绿色酸性燃料电池，写出该电池正极的电极反应式为                   。

Answer

（1）ad （2）① 0.18mol·L1·min1 ② 20%；变小；ad

（3）①阳极 ②6Co3++CH3OH+H2O=6Co2++CO2+6H+。 ③4H++O2+4e=2H2O 。

【解析】

试题分析：本题为涵盖多知识点的综合题，各知识点之间相互独立。（1）根据化学反应的焓变确定为吸热反应，结合盖斯定律可知a、d正确，c项生成的水为液体，放热大于131.4kJ/mol;

(2) CH4(g) + H2O(g) CO(g) + 3H2(g)

初始量（mol）2.00 1.00 0 0

变化量（mol）0.40 0.40 0.40 1.20

4min时（mol）1.60 n1

6min时（mol）n2 1.20 所以反应4min时达平衡，此时 CH4的转化率为20%；平衡时再冲入2.00mol甲烷和1.00mol 水蒸气，物质的转化率降低，导致达到新平衡时H2的体积分数比原平衡小；（3）由题给信息确定a极发生氧化反应，所以为阳极；微生物电池为酸性，所以H＋参与正极反应，氧气在该电极发生还原反应，不难确定电极反应式。

考点：化学反应的能量变化、化学反应速率、转化率的计算、原电池、电解池。