Question

【題目】甲醇是一種重要的化工原料，工業(yè)上可用CO和H2合成甲醇（催化劑為Cu2O/ZnO）：CO(g)+2H2(g) CH3OH(g) ΔH = -90.8 kJ·mol-1

（1）某研究小組，在溫度和容器的容積保持不變時，研究該反應(yīng)是否達到平衡狀態(tài)，以下五位同學對平衡狀態(tài)的描述正確的是__________。

A.甲：H2的消耗速率等于CH3OH的生成速率

B.乙：容器內(nèi)的壓強保持不變

C.丙：容器內(nèi)氣體的密度保持不變

D.丁：容器中氣體的平均摩爾質(zhì)量保持不變

（2）若在一定溫度下、容積為2L的密閉容器中，投入2 mol CO、4 mol H2，保持恒溫、恒容，測得反應(yīng)達到平衡時H2轉(zhuǎn)化率為75%，求平衡時CH3OH的濃度=__________mol/L

（3）已知在298K、101kPa下：甲醇的燃燒熱化學方程式為：

CH3OH(l)+ 3/2 O2(g)= CO2(g)+ 2H2O(l) ΔH= -725.8 kJ·mol-1；

CO的燃燒熱化學方程式為：CO(g)+ 1/2 O2(g)= CO2(g) ΔH= -283 kJ·mol-1;

H2O (g) === H2O(l) ΔH= -44 kJ·mol-1

請寫出甲醇不完全燃燒生成一氧化碳和水蒸氣的熱化學方程式__________。

（4）以甲醇為燃料，氧氣為氧化劑，KOH溶液為電解質(zhì)溶液，可制成燃料電池（電極材料為惰性電極）

①該電池中通入甲醇的是電源的__________（填正、負）極，若KOH溶液足量，則寫出電池總反應(yīng)的離子方程式__________。

②若電解質(zhì)溶液中KOH的物質(zhì)的量為0.5mol，當有0.5mol甲醇參與反應(yīng)時，產(chǎn)物恰好為KHCO3時，該電池的負極反應(yīng)式為__________，所得溶液中各種離子的物質(zhì)的量濃度由大到小的順序是__________。

Answer 1

【答案】 BD 0.75 mol/L CH3OH (l)+O2(g) = CO (g)+ H2O(g) ΔH= -354.8 kJ·mol-1 負 2CH3OH+3O2+4OH- = 2CO32-+6H2O CH3OH – 6e- + 7OH- = HCO3- + 5H2O c（K+）>c（HCO3-）>c（OH-）>c（H+）>c（CO32-）

【解析】（1）A. H2的消耗速率不會等于CH3OH的生成速率，A錯誤；B. 若壓強保持不變，則氣體體積既不增加也不減少，方程處于平衡狀態(tài)，B正確；C. 由于方程不論向那個方向進行，總質(zhì)量不變，容器體積固定，則氣體密度不發(fā)生改變，C錯誤；D. 方程式兩端物質(zhì)平均摩爾質(zhì)量不同，若平均摩爾質(zhì)量不變，則方程平衡，D正確。故選擇BD。

（2）消耗75%的氫氣，即消耗3mol氫氣，生成甲醇1.5mol，則容器內(nèi)甲醇的濃度為0.75 mol/L；

（3）反應(yīng)方程為CH3OH (l)+O2(g) = CO (g)+ H2O(g)，ΔH= [-725.8-（-283）-（-44）×2] kJ·mol-1 =-354.8 kJ·mol-1

（4）①因為氧氣要在正極得到電子，所以甲醇在負極失去電子被氧化；離子方程式為：2CH3OH+3O2+4OH- = 2CO32-+6H2O；

②負極CH3OH失去電子，與KOH反應(yīng)生成KHCO3，離子方程式為：CH3OH – 6e- + 7OH- = HCO3- + 5H2O；反應(yīng)生成KHCO3，同時存在H2O+HCO3-===（可逆）CO32++2OH-，故溶液中的離子為c（K+）>c（HCO3-）>c（OH-）>c（H+）>c（CO32-）。