Question

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：；

下表所列数据是该反应在不同温度下的化学平衡常数（K）。

①对于气相反应，用某组分(B）的平衡压强( P_B）代替物质的量浓度( c_B）也可表示平衡常数（记作K_P），写出该反应的平衡常数表达式K_P=               。

②下列措施可以加快反应速率且能提高CO 转化率的是                。

a.再充入CO b.将甲醇液化并及时分离出   c.增大压强

d.加入催化剂     e.降低温度

③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：

，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）K= ②C ③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：（1）根据平衡常数的公式分析，平衡常数为K= ②a、再充入一氧化碳，反应速率加快，平衡正向移动，但是一氧化氮的转化率降低，错误；b、将甲醇分离，反应速率减慢，平衡正向移动，一氧化碳的转化率增大，错误；c、增大压强，反应速率加快，平衡正向移动，正确。D、加入催化剂反应速率加快，平衡不移动，错误。E、降温，反应速率减慢，平衡逆向移动，错误。所以选c。③此时的浓度商=2/（2×33）=1/27<0.27，反应向正反应进行。（2）燃料电池中燃料为负极，失去电子生成碳酸根离子和水，所以负极反应为CH3OH+8OH-—6e-=CO32-+6H2O；随着反应的进行，溶液中氢氧根离子浓度减小，pH减小。（3）电解氯化钠溶液，阳极是氯离子失去电子生成氯气，电极反应为2Cl-—2e-=Cl2↑；当溶液的Ph=12时，氢氧根离子浓度为0.01mol/L，则转移0.01摩尔电子，每摩尔氧气转移4摩尔电子，所以0.01摩尔电子转移消耗氧气为0.0025摩尔，标准状况下体积为0.0025×22.4=56mL。

考点：平衡常数的表达式，平衡的移动，反应进行的方向，燃料电池的电极反应的书写，电解原理的应用