Question

甲醇（CH₃OH）是应用广泛的化工原料和前景乐观的燃料。

I.一定条件下，在5L密闭容器中充入1 mol CO₂和3 mol H₂，发生反应:xCO₂（g）+3H₂（g）CH₃OH（g）+H₂O（g）。测得CO₂（g）和CH₃OH（g）的物质的量随时间变化如图所示。

（1）x=_______；0~3min内H₂的平均反应速率v（H₂）=________mol/（L·min）。

（2）下列措施能提高正反应速率的是_______ （填正确答案的字母）。

A 降低温度   B 增加CO₂的量    C 使用催化剂    D 及时分离出甲醇

II.甲醇燃料电池可使甲醇作燃料时的能量转化更高效，某种甲醇然料电池的工作原理如图所示，其电极反应如下：2CH₃OH+2H₂O-12e^- =12H⁺ 2CO₂   3O₂+12H⁺+12e^-=6H₂O

（3）该装置的负极是电极______ （填“A”或“B”）；c处通入的物质是________ （ 填“CH₃OH”或“O₂”）。

（4）甲醇燃料电池供电时的总反应方程式为______

（5）当该装置消耗0.2 mol甲醇时，转移电子的数目为_______；若这部分电子全部用于电解水，理论上可产生氢气__________L（标准状况）

Answer

1 0.1 BC B CH3OH 2CH3OH + 3O2 =2CO2 +4H2O 1.2NA或 13.44

【解析】

I（1）根据图像分析可知，相同时间内，甲醇与二氧化碳的变化量之比为：1:1，则甲醇与二氧化碳的系数比为1:1，故x=1；氢气与二氧化碳的系数比为3:1，则等时间内氢气与二氧化碳的变化量之比为3:1，故在0~3min内氢气的变化量为1.5mol，则0~3min内H2的平均反应速率mol/（L·min）；

（2）降低温度会减小反应速率，A不正确；增加CO2的量可以加快反应速率，使平衡正向移动，B正确；使用催化剂可以加快反应速率，C正确；及时分离出甲醇可使反应正向进行，但会减小反应速率，故D错误；答案选BC；

II（3）由原电池的工作原理图可知，电子由电极B流向电极A，则电极A作正极，电极B为负极；c处通入CH3OH，发生氧化反应；

故答案为：B；CH3OH；

（4）甲醇燃料电池是甲醇和氧气发生氧化还原反应，故总反应方程式为：2CH3OH + 3O2 =2CO2 +4H2O；

（5）甲醇的电极反应式为：2CH3OH+2H2O-12e- =12H+ 2CO2，当该装置消耗0.2 mol甲醇时，转移电子1.2mol，转移电子的数目为1.2NA或；电解水时，1molH2对应2mol电子，则产生氢气0.6mol，氢气的体积为：。