Question

（2015秋•济南校级月考）工业常用燃料与水蒸气反应制备H₂和CO，再用H₂和CO合成甲醇．

（1）制取H₂和CO通常采用：C（s）+H₂O（g）⇌CO（g）+H₂（g）△H=+131.4kJ•mol¹，下列判断正确的是        ．

a．该反应的反应物总能量小于生成物总能量

b．标准状况下，上述反应生成1L H₂气体时吸收131.4 kJ的热量

c．若CO（g）+H₂（g）⇌C（s）+H₂O（1）△H=﹣QkJ•mol¹，则Q＜131.4

d．若C（s）+CO₂（g）⇌2CO（g）△H₁；CO（g）+H₂O（g）⇌H₂（g）+CO₂（g）△H₂则：△H₁+△H₂=+131.4kJ•mol¹

（2）甲烷与水蒸气反应也可以生成H₂和CO，该反应为：CH₄（g）+H₂O（g）⇌CO（g）+3H₂（g）．已知在某温度下2L的密闭绝热容器中充入2.00mol甲烷和1.00mol水蒸气，测得的数据如表：

	不同时间各物质的物质的量/mol
0min	2min	4min	6min
CH4	2.00	1.76	1.60	n2
H2	0.00	0.72	n1	1.20

根据表中数据计算：

①0min～2min 内H₂的平均反应速率为                      ．

②达平衡时，CH₄的转化率为              ．在上述平衡体系中再充入2.00mol甲烷1.00mol 水蒸气，达到新平衡时H₂的体积分数与原平衡相比            （填“变大”、“变小”或“不变”），可判断该反应达到新平衡状态的标志有           ．（填字母）

a．CO的含量保持不变                b．容器中c（CH₄）与c（CO）相等

c．容器中混合气体的密度保持不变     d．3ν_正（CH₄）=ν_逆（H₂）

（3）合成甲醇工厂的酸性废水中含有甲醇（CH₃OH），常用向废液中加入硫酸钴，再用微生物电池电解，电解时Co²⁺被氧化成Co³⁺，Co³⁺把水中的甲醇氧化成CO₂，达到除去甲醇的目的．工作原理如图（ c为隔膜，甲醇不能通过，其它离子和水可以自由通过）．

①a电极的名称为           ．

②写出除去甲醇的离子方程式                       ．

③微生物电池是绿色酸性燃料电池，写出该电池正极的电极反应式为                   ．

Answer

（1）ad；（2）0.18mol•L﹣1•min﹣1；

②20%；变小；ad；（3）①阳极；②6Co3++CH3OH+H2O=6Co2++CO2+6H+．

【解析】（1）a、反应是吸热反应，依据能量守恒分析判断，生成物能量总和大于反应物能量总和，故a正确；③4H++O2+4e﹣=2H2O．

b、标准状况下，上述反应生成1mol H2气体时吸收131.4 kJ的热量，故b错误；

c、若CO（g）+H2（g）⇌C（s）+H2O（1）△H=﹣QkJ•mol﹣1，则Q=131.4，故c错误；

d、根据盖斯定律，若C（s） + CO2（g） ⇌ 2CO（g） △H1；CO（g） + H2O（g） ⇌ H2（g） + CO2（g） △H2 则：△H1 + △H2 = + 131.4kJ•mol﹣1，故d正确；

（2）①0min～2min 内H2的平均反应速率为=0.18mol•L﹣1•min﹣1，

②4min时，参加反应的甲烷为2mol﹣1.6mol=0.4mol，生成氢气为0.4mol×3=1.2mol，达到平衡，此时甲烷的转化率为×100%=20%；在上述平衡体系中再充入2.00mol甲烷和1.00mol 水蒸气，压强增大，平衡向逆反应方向移动，达到新平衡时H2的体积分数与原平衡相比变小；

a．CO的含量保持不变，反应达到平衡；

b．容器中c（CH4）与c（CO）相等，不一定平衡；

c．容器中混合气体的密度一直不变，不是平衡状态的标志；

d．3ν正（CH4）=ν逆（H2），反应达到平衡；

（3）①电极a，Co2+被氧化成Co3+，发生氧化反应，为电解池的阳极；故答案为：阳极；

②甲醇被氧化生成二氧化碳，Co3+被还原生成Co2+，溶液呈酸性，则生成物中含有氢离子，所以该反应离子方程式为：6Co3++CH3OH+H2O=CO2↑+6Co2++6H+，故答案为：6Co3++CH3OH+H2O=6Co2++CO2+6H+．

③微生物电池是绿色酸性燃料电池，氧气在正极放电4H++O2+4e﹣=2H2O，故答案为：4H++O2+4e﹣=2H2O．

【点评】本题考查了化学反应焓变和能量变化特征分析，注意焓变表达的意义和可能反应不能进行彻底的分析判断，题目较简单．