Question

（1）180°C时将0.5molH₂和1molCO₂通入lL的恒容密闭容器中，反应生成甲醇(CH₃OH)蒸汽和某无机副产物，测得各物质的物质的量随时间的部分变化如图所示。

①该反应的化学方程式：____________。

②下列措施能够使该反应速率加快的是____________。

a.使用催化剂

b.降低温度

c.增大压强

③反应达到平衡状态的时间段____________。

a.0~3minb.3~10minc.10~12min

（2）如图所示是某公司批量生产的笔记本电脑所用的甲醇燃料电池的构造示意图。甲醇在催化剂作用下提供质子（H⁺）和电子，该电池总反应式为2CH₃OH+3O₂=2CO₂+4H₂O。（图中负载表示用电器）

④左边的电极为电池的____________极。

⑤b处通入的是____________(填“空气”或“甲醇”)

⑥该电池正极的反应式为____________。

Answer

CO2+3H2 CH3OH+H2O ac bc 负 空气 3O2＋12H＋＋12e－＝6H2O(O2＋4H＋＋4e－＝2H2O)

【解析】

(1)①结合图示信息，计算甲醇、二氧化碳、氢气的物质的量变化值，物质的量变化值之比等与化学计量数之比，据此找出另一个无机产物、写该反应的化学方程式；

②按影响速率的因素判断能够使反应速率加快的措施，据此选择；

③按平衡特点、结合图示信息和化学方程式，判断达到平衡状态的时间段；

(2) 燃料电池中，通入燃料的一极为负极，还原剂失去电子发生氧化反应，电子沿着导线流向正极，通入氧化剂的一极为正极，正极上发生还原反应，氢离子参与下生成水，正极电极反应式为：O2＋4H＋＋4e－=2H2O，据此回答；

(1) ①二氧化碳的物质的量减小0.1mol，氢气的物质的量减小0.3mol，根据碳元素守恒可知，甲醇的物质的量增加0.1mol。物质的量变化值之比等与化学计量数之比，即二氧化碳、氢气与甲醇的化学计量数之比为1:3:1，则按质量守恒定律知，另一产物为水，反应存在限度，故该反应的化学方程式为：CO2+3H2 CH3OH+H2O；

②a.使用催化剂，能加快反应速率，a符合题意；

b.降低温度，能降低反应速率，b不符合题意；

c.增大压强，能加快反应速率，c符合题意；

故能够使该反应速率加快的是ac；

③由图知，到第3min时，二氧化碳的物质的量减小0.1mol，氢气的物质的量减小0.3mol，则按化学方程式知，此时甲醇的物质的量增加0.1mol、之后一直维持这样的状态，故第3min时起，反应已达平衡状态，则达到平衡状态的时间段为b、c；

(2) ④由图知，电子从左边的电极流出，故左边的电极为电池负极；

⑤由图知，电子流入b处的电极、氢离子移向该电极，则其为正极，b处通入的是空气；

⑥电池正极为还原反应，氧气得电子，在氢离子参与下生成水，故电极反应式为3O2＋12H＋＋12e－＝6H2O(或O2＋4H＋＋4e－＝2H2O)。