Question

(15分)开发、使用清洁能源发展“低碳经济”正成为科学家研究的主要课题。氢气、甲醇是优质的清洁燃料,可制作燃料电池。

（1）已知:  

①2CH₃OH(l)+3O₂(g）= 2CO₂(g)+4H₂O(g）ΔH₁=-1275．6 kJ·mol^-1

②2CO(g)+O₂(g)=2CO₂(g）ΔH₂=-566．0 kJ·mol^-1

③H₂O(g)=H₂O(l）ΔH₃=-44．0 kJ·mol^-1

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:   CH₄(g)+H₂O(g)CO(g)+3H₂(g）ΔH>0

①该反应的平衡常数表达式K=             ，一定条件下CH₄的平衡转化率与温度、压强的关系如图a。则T₁    T₂(填“<”“>”或“=”下同)，A、B、C三点处对应平衡常数(K_A、K_B、K_C)的大小关系为___________。

②120℃时,将1 mol CH₄和2 mol H₂O（g）通入容积为1 L的密闭容器中发生反应,不能说明该反应已经达到平衡状态的是           。

a．容器内气体密度恒定      

b．混合气体的相对分子质量恒定       

c．容器内的压强恒定

d．3v_正(CH₄)=v_逆(H₂）     

e．单位时间内消耗0．3 mol CH₄同时生成0．9mol H₂

（3）某实验小组利用CO(g)、O₂(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            。当有4mol电子通过导线时，消耗标准状况下的O₂体积为            L ,此时电解质溶液的PH值           （填“变大”、“变小”或“不变”）

Answer

（15分）（除注明外，其余每空2分）

（1）CH3OH（1）+O2（g）=CO（g）+2H2O（1）△H=-442．8 kJ•mol-1；

（2）①[CO]•[H2]3)÷[CH4]•[H2O] < KC=KB＞KA ②ae

（3）CO-2e-+4OH-=CO32-+2H2O 22．4L 变小

【解析】

试题分析：（1）已知：①2CH3OH（1）+3O2（g）=2CO2（g）+4H2O（g）△H1=-1275．6kJ/mol，②2CO（g）+O2（g）=2CO2（g）△H2=-566．0kJ/mol，③H2O（g）=H2O（1）△H3=-44．0kJ/mol，根据盖斯定律，①×1/2-②×1/2+③×2得：CH3OH（1）+O2（g）=CO（g）+2H2O（1）△H=-442．8 kJ•mol-1。

（2）①根据化学反应和平衡常数的表达方法，该反应的平衡常数表达式K=([CO]•[H2]3)÷[CH4]•[H2O]；由图开始，压强一定时，温度T2的转化率较大，正反应为吸热反应，升高温度，平衡向正反应方向移动，甲烷的转化率增大，所以温度Tl＜T2；平衡常数只受温度影响，B、C处于等温线上，平衡常数相等，由图可知，压强一定时，温度T2条件下，甲烷的转化率更大，则反应进行的程度更大，比温度T1时的平衡常数大，平衡常数KC=KB＞KA．

②a．100℃时，反应混合物都是气体，混合气体总质量不变，容器的容积不变，容器内气体密 度始终不变，不能说明反应达到平衡，a项选；b．该反应是气体体积增大的反应，根据M=m/n，质量不变，随着反应的进行，n增大，当混合气体的相对分子质量恒定时，反应达到平衡状态，b项不选；c．随反应进行混合气体总物质的量增大，容器容积不变，压强增大，当容器的压强恒定时，说明到达平衡，，c项不选；d．3v正(CH4)=v逆(H2)，不同物质的正逆速率之比等于化学计量数之比，反应到达平衡，d项不选，e．单位时间内消耗0．3 mol CH4同时生成0．9mol H2 ，反应始终按此比例进行，不能说明到达平衡，e项选；答案选ae。

（3）CO发生氧化反应，在负极失去电子，碱性条件下生成碳酸根与水，负极电极反应式为：CO-2e-+4OH-=CO32-+2H2O；正极反应O2+4e－+2H2O =4OH－ ，则当有4mol电子通过导线时，消耗标准状况下的O2体积为22．4L；该燃料电池的总反应为2CO+O2+4OH－=2CO32-+2H2O，反应消耗了OH－,碱性变小。

考点：考查盖斯定律的应用，平衡常数表达式及大小比较，反应处于平衡状态的标志，燃料电池。