Question

【題目】工業上利用CO與H2反應合成優質燃料甲醇。

（1）已知燃燒6.4g甲醇放出145.16kJ熱量，請寫出表示甲醇燃燒熱的熱化學方程式：_______。

（2）甲醇燃料電池具有能量密度大，對環境污染小等優點，有一種甲醇堿性燃料電池裝置如圖所示:

①甲醇應由______(選填“a”或“b”)極通入，其電極反應式為___________；

②當電路中通過1.2mol電子時，a極室n(OH-）減少____________mol；

（3）已知：CO(g)＋2H2(g) CH3OH(g)　ΔH＝－129.0 kJ·mol－1，在一恒容密閉容器中，按照a mol CO和2a mol H2投料，測得CO在不同溫度下的平衡轉化率與壓強關系如圖所示，則下列說法正確的是____。

a.溫度：T1＞T2＞T3

b．平均摩爾質量：M(a)＞M(c)、M(b)＞M(d)

c．正反應速率：v(a)＜v(c)、v(b)＞v(d)

d．平衡常數：K(a)＜K(c)、K(b)＝K(d)

Answer 1

【答案】CH3OH(l)+ O2(g)=CO2(g)+2H2O(l)△H=725.8kJmol1 a CH3OH-6e-+8OH-=CO32-+6H2O 0.4mol bc

【解析】

（1）燃燒熱是指1mol可燃物完全燃燒生成穩定氧化物時所放出的熱量，其中C→CO2(g)，H→H2O(l)，根據燃燒6.4g甲醇放出145.16kJ熱量，計算燃燒1mol甲醇放出的熱量，進而寫出甲醇燃燒熱的熱化學方程式；

（2）①原電池中陰離子移動向負極，則a電極為負極，而燃料電池中通入甲醇的一極為負極，則甲醇應由a極通入，電解質環境為堿性環境，則甲醇失電子后生成碳酸根離子；

②負極電極反應式為CH3OH-6e-+8OH-=CO32-+6H2O，正極通入氧氣，在堿性環境下，正極的電極反應式為O2+4e- +2H2O=4OH-，根據兩極OH-的變化結合離子移動判斷a極室n(OH-)減少的物質的量；

（3）a. 該反應為放熱反應，降溫平衡正向移動，CO平衡轉化率增大；

b. 平均摩爾質量，根據質量守恒定律可知，反應過程中氣體的總質量不變，各點氣體的總質量相等，則與成反比；

c. 溫度越高，反應速率越大，壓強越大，反應速率越大；

d. 平衡常數只與溫度有關，該反應為放熱反應，降溫平衡正向移動，平衡常數增大。

（1）燃燒熱是指1mol可燃物完全燃燒生成穩定氧化物時所放出的熱量，其中C→CO2(g)，H→H2O(l)，已知燃燒6.4g甲醇放出145.16kJ熱量，則燃燒1mol甲醇放出的熱量，燃燒反應為放熱反應，則甲醇燃燒熱的熱化學方程式為：CH3OH(l)+O2(g)=CO2(g)+2H2O(l) △H=725.8kJmol1；

故答案為：CH3OH(l)+O2(g)=CO2(g)+2H2O(l) △H=725.8kJmol1；

（2）①原電池中陰離子移動向負極，則a電極為負極，而燃料電池中通入甲醇的一極為負極，則甲醇應由a極通入，電解質環境為堿性環境，則甲醇失電子后生成碳酸根離子，其電極反應式為CH3OH-6e-+8OH-=CO32-+6H2O；

故答案為：a；CH3OH-6e-+8OH-=CO32-+6H2O；

②負極電極反應式為CH3OH-6e-+8OH-=CO32-+6H2O，正極通入氧氣，在堿性環境下，正極的電極反應式為O2+4e- +2H2O=4OH-，當電路中通過1.2mol電子時，負極消耗OH-為1.6mol，生成碳酸根離子0.2mol，正極生成1.2mol OH-，為平衡電荷，正極生成的這1.2mol OH-會移動向負極，則a極室n(OH-)減少為1.6mol-1.2mol=0.4mol；

故答案為：0.4mol.；

（3）a. 該反應為放熱反應，降溫平衡正向移動，CO平衡轉化率增大，則溫度：T1<T2<T3，A項錯誤；

b. 平均摩爾質量，根據質量守恒定律可知，反應過程中氣體的總質量不變，各點氣體的總質量相等，則與成反比，a點和c點相比，a點的CO平衡轉化率比c點大，則a點正向進行程度更大，氣體物質的量更小，則M(a)＞M(c)；同理可得，M(b)＞M(d)，B項正確；

c. 溫度越高，反應速率越大，壓強越大，反應速率越大，a點和c點相比，壓強相等，溫度T1<T3，則正反應速率：v(a)＜v(c)；b點和d點相比，溫度相等，壓強Pb>Pd，則v(b)＞v(d)，C項正確；

d. 平衡常數只與溫度有關，該反應為放熱反應，降溫平衡正向移動，平衡常數增大，由A項知，T1<T2<T3，則平衡常數：K(a)>K(b)＝K(d)>K(c)，D項錯誤；

故答案為：bc。