Question

（14分）用CO₂生产绿色燃料甲醇时发生反应A：CO₂(g)＋ 3H₂(g) CH₃OH(g)  +  H₂O(g)

（1）2CH₃OH(g) + 3O₂ (g) === 2CO₂(g) +  4H₂O(g)  △H= -1365.0KJ/mol

H₂(g)  +1/2 O₂ (g) === H₂O(g)  △H= -241.8 KJ/mol

CO₂(g)＋ 3H₂(g) CH₃OH(g)  +  H₂O(g)的反应热△H=        。

（2）在体积为1 L的恒容密闭容器中发生反应A，下图是在三种投料[n（CO₂）和n（H₂）分别为1mol，3mol；1mol，4mol和1mol，6mol]下，反应温度对CO₂平衡转化率影响的曲线。

①曲线c对应的投料是       。

②T₁℃时，曲线a对应的化学平衡常数是           。

③500℃时 ，反应A的平衡常数K=2.5，T₁℃               500℃（填“高于” 、“低于” 或“等于” ）。

（3）甲醇/过氧化氢燃料电池的工作原理示意图如下：

①d电极上发生的是       （填“氧化”或“还原”）反应。

②物质b是       （填化学式）。

③写出c电极的电极反应式           。

Answer

（1）△H = -42.9kJ/mol （2分）

（2）① n(CO2)=1mol，n(H2)=6mol （2分） ②0.52（2分） ③高于（2分）

（3）①还原（2分） ②H2O2 (2分）③CH3OH — 6e— + H2O===CO2 + 6H+ (2分）

【解析】

试题分析：（1）已知：①2CH3OH(g) + 3O2 (g) === 2CO2(g) + 4H2O(g) △H= -1365.0KJ/mol ②H2(g) +1/2 O2 (g)===H2O(g)△H=-241.8 KJ/mol，根据盖斯定律：②×3—①×1/2得CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g) + H2O(g)的反应热△H=-42.9kJ/mol。（2）①当其他条件不变时，增大反应物氢气的浓度，平衡正向移动，CO2的平衡转化率增大，由题给图像知相同温度下，曲线c二氧化碳的平衡转化率最大，故曲线c对应的投料是n(CO2)=1mol，n(H2)=6mol。②曲线a对应的投料是n(CO2)=1mol，n(H2)=3mol，T1℃时，二氧化碳的平衡转化率为60%，由CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g) + H2O(g)知，各物质的平衡浓度分别为：c(CO2)=0.4mol/L，c(H2)=1.2mol/L ，c(CH3OH)=0.6mol/L，c(H2O)=0.6mol/L，代入平衡常数表达式计算，曲线a对应的化学平衡常数是0.52。③由（1）知反应为放热反应，升高温度平衡逆向移动，平衡常数减小，若500℃时 ，反应A的平衡常数K=2.5，T1℃高于500℃。（3）①由甲醇/过氧化氢燃料电池的工作原理示意图知，氢离子移向d电极，d电极为电池的正极，发生的是还原反应；②物质b在d电极上发生还原反应，物质b是H2O2。③c电极为电池的负极，甲醇在该电极上反应氧化反应生成二氧化碳，电极反应式为CH3OH — 6e— + H2O===CO2 + 6H+。

考点：考查反应热的计算、盖斯定律，化学平衡和燃料电池。