Question

工业上常用天然气作为制备甲醇CH₃OH的原料。已知：

①CH₄（g）+O₂（g）⇌CO（g）+H₂（g）+H₂O（g）△H=-321.5kJ/mol

②CH₄（g）+H₂O（g）⇌CO（g）+3H₂（g）△H=+250.3kJ/mol

③CO（g）+2H₂（g）⇌CH₃OH（g）△H=-90kJ/mol

（1）CH₄（g）与O₂（g）反应生成CH₃OH（g）的热化学方程式为______。

（2）向VL恒容密闭容器中充入a mol CO与2a molH₂，在不同压强下合成甲醇。CO的平衡转化率与温度、压强的关系如图所示：

①压强P₁______P₂（填“＜”、“＞”或“=”）

②在100℃、P₁压强时，平衡常数为______（用含a，V的代数式表示）。

（3）甲醇燃料电池往往采用KOH（或NaOH）浓溶液作电解质溶液，电极采用多孔石墨棒，两个电极上分别通入甲醇和氧气。通入氧气的电极为：通入甲醇的电极上发生的电极反应为：______。用此燃料电池电解某浓度氯化钠溶液，电解一段时间后，收集到标准状况下氢气3.36L，此时燃料电池所消耗的CH₃OH的质量为：______。

（4）常温下，0.1mol/L NaHCO₃溶液的pH大于8，则溶液中C（H₂CO₃）______ C（CO₃^2-）（填“＜”、“＞”或“=”）。

Answer

2CH4（g）+O2（g）⇌2CH3OH（g）△H=-251.2KJ/mol ＜ V2/a2 CH3OH-6e-+8OH-=CO32-+6H2O 1.6g ＞

【解析】

（1）依据热化学方程式和盖斯定律计算得到；

（2）①依据反应是气体体积减小的反应，铜温度下增大压强平衡正向进行；

②100°C时一氧化碳的转化率为50%，结合平衡三段式列式计算平衡浓度结合平衡常数概念计算得到；

（3）甲醇燃料电池中电解质溶液为KOH（或NaOH），燃料甲醇在负极失电子发生氧化反应，正极上是氧气得到电子发生还原反应；依据电子守恒分析计算消耗的CH3OH的质量；

（4）常温下，0.1mol/L NaHCO3溶液的pH大于8，则HCO3-水解大于电离；

(1)

依据盖斯定律

① +②−2×③得到：

故答案为：；

(2)①图象分析可知相同温度下P2压强下一氧化碳转化率大于P1压强下一氧化碳转化率，反应是气体体积减小的反应，压强增大平衡正向进行，所以P1c（CO32-），

故答案为：>。