Question

CO₂和CH₄是两种重要的温室气体，通过CH₄和CO₂反应制造更高价值化学品是目前的研究目标。

（1）已知：CH₄(g)＋2O₂(g)＝CO₂(g)＋2H₂O(g) △H=-890.3 kJ·mol^－1

CO(g)＋H₂O (g)＝CO₂(g)＋H₂ (g) △H=2.8 kJ·mol^－1

2CO(g)＋O₂(g)＝2CO₂(g) △H=-566.0 kJ·mol^－1

反应CO₂(g)＋CH₄(g)2CO(g)＋2H₂(g) 的△H=           。

（2）为探究用CO₂来生产燃料甲醇的反应原理，现进行如下实验： 在体积为1L的密闭容器中，充入1molCO₂和3molH₂，一定条件下发生反应：CO₂（g）+3H₂（g） CH₃OH（g）+H₂O（g）△H= - 49.0kJ/mol。测得CO₂和CH₃OH（g）的浓度随时间变化如图所示。

①从反应开始到平衡，氢气的平均反应速率

v（H₂）=            mol/（L·min）

②该反应的平衡常数表达式为               ，升高温度，平衡常数的数值将       （填“增大”、“减小”或“不变”）。

③下列措施中能使n（CH₃OH）/n（CO₂）增大的是         。

A．升高温度

B．充入He（g），使体系压强增大

C．将H₂O（g）从体系中分离

D．再充入1molCO₂和3molH₂

④在25℃、101kPa下，1g液态甲醇燃烧生成CO₂和液态水时放热22.68kJ。则表示甲醇燃烧热的热化学方程式为________________________。

⑤我们常用的一种甲醇燃料电池，是以甲醇与氧气的反应为原理设计的，其电解质溶液是KOH溶液。写出该电池负极的电极反应式__________________________。

Answer

(每空 2分，计14分）（1）+247.6kJ·mol－1；（2）① 0.225；②

减小 ③C、D ④CH3OH(l)+3/2O2(g)＝CO2(g)+2H2O(l) ΔH＝-725.76kJ·mol-1

⑤CH3OH+8OH--6e-＝CO32-+6H2O

【解析】

试题分析：（1）已知：①CH4(g)＋2O2(g)＝CO2(g)＋2H2O(g) △H=-890.3 kJ·mol－1，②CO(g)＋H2O (g＝CO2(g)＋H2 (g) △H=2.8 kJ·mol－1，③2CO(g)＋O2(g)＝2CO2(g) △H=-566.0 kJ·mol－1，则根据盖斯定律可知①+②×－③×2即得到反应CO2(g)＋CH4(g)2CO(g)＋2H2(g) 的△H=+247.6kJ·mol－1。

（2）为探究用CO2来生产燃料甲醇的反应原理，现进行如下实验： 在体积为1L的密闭容器中，充入1molCO2和3molH2，一定条件下发生反应：CO2（g）+3H2（g） CH3OH（g）+H2O（g）△H= - 49.0kJ/mol。测得CO2和CH3OH（g）的浓度随时间变化如图所示。

①从反应开始到平衡生成甲醇是0.75mol/L，则根据方程式可知消耗氢气是2.25mol/L，因此氢气的平均反应速率v（H2）＝2.25mol/L÷10min＝0.225mol/（L·min）。

②根据方程式可知该反应的平衡常数表达式为。正反应是放热反应，升高温度，平衡向逆反应方向进行，平衡常数的数值将减小。

③A．正反应放热，升高温度平衡向逆反应方向进行，比值减小，A错误；B．充入He（g），使体系压强增大平衡不一定，B错误；C．将H2O（g）从体系中分离，平衡向正反应方向进行，比值增大，C正确；D．再充入1molCO2和3molH2，相当于增大压强，平衡向正反应方向进行，比值增大，D正确，答案选CD。

④在25℃、101kPa下，1g液态甲醇燃烧生成CO2和液态水时放热22.68kJ。则1mol甲醇完全燃烧放出的热量是22.68kJ×32＝725.76kJ，因此表示甲醇燃烧热的热化学方程式为CH3OH(l)+3/2O2(g)＝CO2(g)+2H2O(l) ΔH＝-725.76kJ·mol-1。

⑤我们常用的一种甲醇燃料电池，是以甲醇与氧气的反应为原理设计的，其电解质溶液是KOH溶液，甲醇失去电子，在负极通入，则该电池负极的电极反应式为CH3OH+8OH--6e-＝CO32-+6H2O。

考点：考查盖斯定律的应用、外界条件对平衡状态的影响、平衡状态计算及电极反应式书写等